想象一下,宇宙有一個密度無限大的物體,它的密度大到?jīng)]有任何東西可以逃脫它的引力,衛(wèi)星不可以,行星不可以,甚至連光都不可以,這就是黑洞——一個引力非常大的地方,對于任何意外偏離軌道的物體來說都非常危險。但是黑洞是怎樣形成的呢,它們?yōu)槭裁催@么重要呢?以下是關(guān)于這些迷人物體的10個趣聞。
趣聞1:你不能直接看到黑洞。
因為黑洞確實是“黑”的——沒有光可以從它里面逃逸——我們不可能通過我們的儀器直接探測到黑洞,不管你使用的是哪種電磁輻射(光、x射線等等)。美國宇航局指出,關(guān)鍵是要觀察這個洞對附近環(huán)境的影響。比如說,一顆恒星碰巧離黑洞太近的話,黑洞就會自然地拉住恒星并把它撕成碎片,而當(dāng)來自恒星的物質(zhì)開始流向黑洞時,這些物質(zhì)會變得更快、更熱,并在x射線中發(fā)出明亮的光。所以在最新的黑洞照片中,發(fā)光的是黑洞周圍的物質(zhì),中間的陰影部分才是黑洞。
趣聞2:垂死的恒星會產(chǎn)生恒星黑洞。
當(dāng)我們的太陽壽終正寢時,這個過程會相當(dāng)平靜,太陽的核燃料耗盡之后它將會慢慢地變成一顆白矮星。但對于質(zhì)量大得多的恒星來說就不是這樣了。我們現(xiàn)在假設(shè)有一顆質(zhì)量是太陽質(zhì)量20倍的恒星,當(dāng)這些怪物耗盡燃料時,重力將大于恒星維持穩(wěn)定形狀所依賴的自然壓力。據(jù)太空望遠鏡科學(xué)研究所(Space Telescope Science Institute)稱,當(dāng)核反應(yīng)產(chǎn)生的壓力崩潰時,恒星會發(fā)生引力坍縮,恒星的大部分甚至幾乎所有物質(zhì)都會被爆炸拋入太空,這被稱為超新星。剩下的核心將會坍縮成一個奇點——一個密度無限大、幾乎沒有體積的點,這也是黑洞的另一個名字。
趣聞3:黑洞大小不一。
美國宇航局說,宇宙中至少有三種類型的黑洞,從相對較小的黑洞到占據(jù)星系中心的黑洞都有。原始黑洞是最小的種類,其大小從一個原子的大小到一座山不等。恒星黑洞是最常見的一種,它的質(zhì)量是我們太陽質(zhì)量的20倍,并且很可能布滿了我們的銀河系。最后還有在星系中心的巨大黑洞,這些巨大黑洞被稱為“超大質(zhì)量黑洞”,它們每一個都比太陽大100多萬倍。至于這些天體是如何形成的則仍在研究當(dāng)中。
趣聞4:黑洞周圍會發(fā)生奇怪的時間現(xiàn)象。
舉個例子,一個人(B)看著另一個人(A)掉進黑洞里。從B的角度看,A的時鐘走得越來越慢。這與愛因斯坦的廣義相對論是一致的,該理論認(rèn)為,當(dāng)你以接近光速的極快速度運動時,時間會受到速度的影響(簡單地說)。黑洞扭曲時間和空間的程度如此之大,以至于A的時間似乎變慢了。然而,從A的角度看,他們的時鐘走得很正常,而B的時鐘則走得很快。
趣聞5:第一個黑洞直到x射線天文學(xué)被使用后才被發(fā)現(xiàn)。
天鵝座X-1最早是在20世紀(jì)60年代的氣球飛行中被發(fā)現(xiàn)的,但在大約10年后才被確認(rèn)為黑洞。據(jù)美國宇航局稱,這個黑洞的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的10倍,附近有一顆藍色的超巨星,其質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的20倍,但由于黑洞的原因,該超巨星正在“流血”和排放x射線。
趣聞6:黑洞將如何影響附近的行星?
行星到了黑洞內(nèi)之后會發(fā)生什么還只停留在理論層面上(雖然它可能會被重力壓碎)。但是,如果有一顆行星正繞著黑洞運行,而且距離足夠遠,可以逃脫黑洞的引力呢?那黑洞對這顆行星有什么影響?
你得抓緊點東西了。麻省理工學(xué)院的Haystack 天文臺的研究科學(xué)家杰弗里·克魯(Geoffrey Crew)說,盡管黑洞很大,但一顆繞軌道運行的行星將在一周或更短的時間就可以內(nèi)環(huán)繞它運行一周,并且那顆行星將以光速運行,如果你非要去的話,請帶上暈車丸。
趣聞7:我們不確定是否存在蟲洞。
一個流行的科幻主題是關(guān)于如果有人掉進黑洞會發(fā)生什么。有些人認(rèn)為這些天體是可以通往宇宙其他地方的蟲洞,這些蟲洞會使超光速旅行成為可能。但因為我們?nèi)匀挥泻芏嚓P(guān)于物理學(xué)的問題需要解決,所以任何事情都是可能的。哈佛-史密森天體物理中心的Abi Loeb說:“由于我們還沒有一個理論能可靠地將廣義相對論與量子力學(xué)結(jié)合起來,所以我們還不知道能容納蟲洞的所有可能的時空結(jié)構(gòu)?!?/p>
趣聞8:黑洞只有在離你太近的時候才會有危險。
就像籠子困住的生物一樣,如果你遠離黑洞的視界觀察它是沒有問題的(把視界想象成行星的引力場)。視界是一個臨界點,當(dāng)你進入視界之后你就沒有任何獲救的希望,但是你可以從這個臨界點外安全地觀察黑洞。按這樣想的話,這意味著黑洞應(yīng)該不可能吞噬宇宙中的一切(當(dāng)然,除非我們對物理學(xué)或者對宇宙的理解進行某種重大修正)。
趣聞9:黑洞在科幻小說中經(jīng)常出現(xiàn)。
有太多的電影提及過黑洞了?!缎请H穿越》的宇宙旅程就包括近距離觀察黑洞?!逗诙幢砻妗诽剿髁巳嗽旌诙吹默F(xiàn)象——《星際迷航》宇宙中也討論過這個問題?!短毡荆嚎ɡ壹印?、《星際之門:SG1》以及其他許多太空節(jié)目中也提到了黑洞。