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黑洞并不危险,天文学家认为:黑洞能代替恒星孕育生命

作者:华仔

导语

人们总觉得黑洞很危险,以为它无休止地将一切都吞噬进去,如果不慎靠近就会被它所吞噬,甚至连光都逃不出去,成为宇宙中的孤独旅行者。

但是实际上,黑洞并不是这样的存在,它只会吞噬那些误入其事件视界范围内的物质,而它周围的空间是非常安全的,甚至还能够为远离它的星系提供光、热和引力,可谓是良心存在。

还有一种更离谱的关于黑洞的说法,认为黑洞能够为星系提供新的物质,作为一种“恒星替代品”存在。

这种说法听起来就更加不靠谱了,毕竟它的名字叫“黑洞”,就是指那里什么东西都进不去,又怎么可能产生物质呢?

但是针对这些说法,天文学家又是怎样解释的?

黑洞是怎么产生物质的?

黑洞并不危险,天文学家认为:黑洞能代替恒星孕育生命

一、黑洞吞噬。

黑洞最大的特点就是恒星密集到极致,甚至将光子都引力吸进去,就算光也逃脱不了,因此被称为“黑洞”。

黑洞会吞噬一切,是绝对的真理,都不能例外,即便是光子,也逃不过一劫。

但黑洞虽然也吞噬一切,但它又不是无休止吞噬的存在,只会吞噬那些误入其事件视界范围内的物质,而它周围的空间是非常安全的。

然而一般来讲,恒星类的黑洞事件视界半径一般在10km~100km的范围,如果我们不幸误入到这个范围,那我们就很不幸,很可能就会被吞噬。

但是如果我们远离黑洞,以其半径为20公里的话,那么它的半径就有400公里,而且在那之外,就只有普通的引力存在。

如果黑洞附近有天体经过时,就会在光环上形成一个不规则的“裙子”,这是因为在黑洞旋转时,它周围的时空就会被扭曲,而且这种扭曲还会伴随着引力波的产生,所以才会形成这种裙子状的引力场。

假如有一颗行星距离黑洞较近,在它的边缘就会经历非常强烈的引力拉扯,导致它表面的物质径直被黑洞所吞噬。

当气体被黑洞吞噬时,就会在黑洞附近形成一个“吞噬光环”,当物质被黑洞吞噬时,就会发出光辉。

当物质被黑洞所吞噬时,也不会瞬间被吞噬,最终转化成基本粒子消失在黑洞中,还需要经历一个拉伸的过程,从几千公里到数百公里,然后才能被黑洞所吞噬。

还有一种黑洞,它最多只能吞噬星系光年范围内的吞噬半径内的物质,称为“超大质量黑洞”,它能够为星系提供光、热和引力。

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那么黑洞如此强大,那么作为“恒星替代品”,它又该如何产生物质的?

又怎么会产生物质?

在黑洞吞噬物质后,最终会被转化成基本粒子,被其深深吞噬,即使是光和热,原本以为能够逃过一劫,但最终还是被黑洞所吞噬,它就这么让人沮丧的看着黑洞将他吞噬。

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二、广义相对论下的时间流逝。

根据爱因斯坦的广义相对论,描写了黑洞的诞生和将来。

根据这一理论,如果我们站在黑洞的外面看着黑洞周围的物质坠入黑洞内,那么时间将会变得很慢,甚至会停止。

这是怎么回事呢?

我们知道,时间和空间是相互联系的,两者不能分开。

一个天体周围的引力非常强,那么在这里的时间肯定会受到空间的牵动,时间就会随着空间的弯曲而减慢,而引力越强,时间就会减慢的越多。

同样道理,当我们站在高处看一层层的楼房在塌陷,那么我们就会觉得楼房塌一定会很慢,甚至会停下来,这就是街道引力的作用。

真正的原因是什么呢?

我们知道,地球的引力非常弱,几乎会让时间变慢,但也还是会让时间变慢,只是这个时间的减慢不是太明显,甚至我们还感觉不到时间变慢。

但是,如果我们站在高处看楼房塌时,那么我们就会觉得楼房塌下来很慢,甚至会觉得停滞。

这是因为当我们看楼房塌下时,光程时间会变长,几乎无法收集足够多的光,所以我们就会有一种时间流逝减慢的错觉。

同样的,黑洞中,如果有光或物质被黑洞所吞噬,那么就会发生时间膨胀效应,无法脱逃黑洞的吞噬,最终会变成基本粒子被其吞噬。

这并不是光子掉进黑洞的“观察局限”所导致的,而是黑洞的引力非常大,所以会拉伸时间的作用。

三、黑洞蒸发。

那么黑洞真的会永远存在下去吗?

众所周知,黑洞是无法脱离引力的,所以就无法将它吊出来。

但是黑洞并不是永远存在,还有一种黑洞蒸发的存在。

黑洞蒸发是由霍金所提出,被称为“霍金辐射”。

按照量子物理学的理论,真空中会不定期产生一些粒子,如正负电子,这是由于空间中电介质的原因。

但是在真空中,会产生大量的粒子,产生一些对称的粒子,所以是不会对宇宙产生影响的。

但是当一对粒子产生时,如果其中一个粒子被黑洞所吞噬,另一个粒子就会变成孤立的,这样子对宇宙就产生影响了。

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根据相对论的理论,粒子的正负能量是可以被量子波一起移动的,所以只有能量为0的粒子,才能独自存在,而不被量子波所影响。

根据单位能量的质子和中子,有一个量子波的波长,那么大质量粒子的波长是非常小的,所以在黑洞附近,独立的小质量粒子是不会存在的,所以只有能产生大量小质量粒子的黑洞才能够蒸发。

所以黑洞是一个悖论体,一方面有“黑洞”,一方面又是“量子物理学”,这也是带给我们巨大的挑战和研究的兴趣。

按照霍金的理论,黑洞会逐渐蒸发,从而释放能量,当黑洞蒸发后,它的质量就会大大减小,就会大大消失。

但是这并不是说它的质量没有了,它只是变成了一些微小的粒子,这就有点像是将城市变成了一堆钢筋混凝土的残骸,尽管可以再组合,但它已经不是城市了。

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这些能量都会从黑洞周围释放出来,我们就可以直接观测到它,这就是黑洞蒸发现象。

如果黑洞的质量很大的话,那么在辐射过程中,辐射能量会非常少,所以就会很慢,甚至几比年或几比百年才能辐射完。

但是如果黑洞比较小的话,那么就会辐射非常快,甚至只能存活不了10年。

但是如果黑洞在形成之后就不再吞噬天体,并且在100亿年后,会发生黑洞蒸发现象,大黑洞也会在较长时间内蒸发,只有在中小黑洞上能够直接观测到。

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结语

黑洞的存在挑战了我们对宇宙的认知,但是它也给我们带来了巨大的乐趣和探索的兴趣。

从那以后,我们对宇宙的那顶大帷也产生了兴趣,那就是黑洞,黑洞是怎么形成的,它又是如何吞噬物质的?

黑洞的蒸发现象可能对宇宙的能量平衡产生影响,望我们好好研究它。

我们都知道地球上的垃圾处理问题急急无期,但是可以用黑洞作为垃圾处理的新方法,将地球上的垃圾扔向宇宙,直接填埋到黑洞中,从而解决我们在地球上垃圾处理的问题。

可以将黑洞作为超级大型的垃圾处理场,通过这个方法,从而解决不仅仅只是地球上的垃圾处理问题,也为宇宙的“终极垃圾场”打下基础。

不过这个提议,似乎也只能作为一个天马行空的设想,只能憧憬,也知道它根本无法实现。

但是它也充分显示出黑洞的良好性能,可不是那么容易随便坠入的,既然本来就没有多少垃圾,那为什么还要把它扔向黑洞里呢?

然而对黑洞的认识,只是浅显的认知,它还有很多未知的谜题等待我们去揭开,也等待我们的进一步探索。

也有关于双黑洞合并的说法,由于两者的质量亏损,所以不符合能量守恒定律,并且两者之间的质量差像巨大,问题的解释非常的困难。

黑洞的质量一般比较大,所以我们只能通过观测它的引力波来研究它的形成和演化。

一方面,它产生引力波需要双黑洞合并,所以它产生引力波之前,必须经历双黑洞合并的过程,一个较轻的黑洞将被另一个较大的黑洞所吞噬,所以在这个过程中,大黑洞的质量肯定会增加。

另一方面,它产生引力波也会释放一定的能量,所以大黑洞的质量肯定会减小。

另一种说法是大黑洞的质量恰恰等于两者的质量之和,这样它产生的辐射能量就会为零,所以能量完全守恒,但是这种说法并没有得到实际的观测。

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黑洞引力波的释放和质量的亏损,也可能为我们提供更多有关宇宙形成和演化的线索。

可以制作一个黑洞的近距离观测来观测这一过程,也可能为我们提供对黑洞的了解,也为宇宙物理学带来更多的突破。

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