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为啥说宇宙中最可怕的天体是黑洞

2025-02-20闻新

科学大众(中学) 2025年2期
关键词:类星体视界天文学家
人类掉入黑洞想象图

在古代神话传说中,地狱被构想为极其恐怖与阴森的所在,用以囚禁并惩罚罪孽深重的灵魂,其场景令人不寒而栗。然而,在浩瀚无垠的宇宙中,若论及令人心生敬畏与恐惧的自然现象,黑洞无疑是最为震撼的存在之一。

与那些充满想象与寓意的神话场景不同,黑洞以其不可思议的引力,吞噬着周围的一切,包括光线,形成了一片连光都无法逃脱的死亡之域。在这个意义上,黑洞的深邃与无情,远远超越了人类能够构想出的任何恐怖场景。

超大质量黑洞很奇怪

迄今为止,人类发现的最大黑洞的质量是太阳的400亿倍,或者是太阳系的20倍。冥王星大约每250年绕太阳公转一周,假如冥王星围绕最大黑洞公转,每3个月就能公转一周。像所有的黑洞一样,巨大的黑洞被视界挡住了视线,在它们的中心有一个奇点,也是一个密度无穷大的空间点。此外,我们无法了解黑洞的内部,就是因为那里的物理定律失效了,比如时间在视界边缘地方就会停止。

关于大质量黑洞,有一个好消息,你可以在掉进去后幸存下来,虽然它的引力更强,但是拉伸力比小黑洞弱,它不会杀死你。坏消息是,事件视界是深渊边缘的标志,没有任何东西可以从视界中逃脱,所以你无法逃脱或报告你的经历。

斯蒂芬·霍金认为,黑洞正在缓慢蒸发。在宇宙遥远的未来,在所有的恒星都已经死亡后,黑洞将是最后幸存的物体。而巨大的黑洞会经过难以想象的漫长时间才能蒸发,估计需要10后面有100多个零的时间。所以,在宇宙中,黑洞几乎是永恒的,永恒得可怕。

黑洞的壮丽与恐怖

黑洞是在大质量恒星死亡时形成的。当恒星的核燃料耗尽后,它的核心就会坍缩到密度最大的物质状态,其密度可能是原子核的100倍。在这样大的密度下,质子、中子和电子也不再是离散状态的粒子。

意大利中世纪的杰出诗人但丁,以史诗巨著《神曲》而名垂青史

由于黑洞是黑暗的,并且通常恒星都是围绕着黑洞运行,所以根据正常恒星的特性,天文学家可以推断出黑洞的特性。第一个被发现的黑洞是天鹅座X-1,它是天鹅座中最亮的X射线源。从那时起,天文学家已经在银河系中发现了大约50个疑似或确认的恒星质量黑洞,这些黑洞也是在正常恒星围绕黑洞运行中才被发现的。但是天文学家认为,仅在我们的银河系中,就可能有1亿个黑洞。

黑洞也被称为“物质的坟墓”,任何东西都逃不过它们,连光也逃不掉。任何落入黑洞的人的命运,都是被拉伸成不同程度的“兰州拉面”,这也是斯蒂芬·霍金在《时间简史》中给出的一个分析。在成为“兰州拉面”的过程中,黑洞的强大引力会把人拉开,把骨头、肌肉、肌腱甚至分子分开。正如诗人但丁在《神曲》中对地狱之门的描述:所有进入这里的人,放弃希望吧。

星系中的“饥饿野兽”

在过去的30年里,哈勃太空望远镜的观测显示所有星系的中心都有黑洞,更大的星系有更大的黑洞。

宇宙知道如何制造质量惊人的黑洞,从质量为太阳几倍的“恒星尸体”到质量为太阳数百亿倍的“巨兽”,这就像苹果和北京故宫之间的差别。比如,天文学家发布了第一张黑洞及其事件视界的照片,这是一个位于M87星系中心、质量为太阳70亿倍的“巨兽”,它的体积是银河系中心黑洞的千倍以上。

黑洞的大部分时间是黑暗的,但是当它们的引力拉进附近的恒星和气体时,它们会进入强烈的活动状态,辐射出大量的物质。

位于M87星系中心的黑洞

巨大的黑洞有两种危险:如果你距离它们太近,巨大的引力会把你吸进去;如果它们处于活跃的类星体阶段,你会被高能辐射轰得粉碎。

类星体的高能辐射有多强呢?这里可以用灯光亮度来解释。想象一下,晚上在上海这样的大城市上空盘旋,来自城市中汽车、房屋和街道的大约1亿盏灯对应着星系中的恒星。此时,活跃状态下的黑洞就像一个直径为2.5厘米的光源,它位于上海市中心,比城市的亮度高出数百或数千倍。所以,类星体是宇宙中最亮的物体。

综上所述,要说宇宙中最可怕的天体,黑洞必须榜上有名。

(责任编辑:白玉磊)

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