什么叫黑洞(三分钟搞懂黑洞是什么?)

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欢迎所有天体爱好者来到这个“不归路”:一个黑洞——,一个引力强大到连光都无法逃脱的区域。在这里感到困惑是正常的,即使是爱因斯坦:尽管他的广义相对论使这样一个地方成为可能,但他最初认为这个概念是如此奇怪,以至于黑洞不存在。

但是不要害怕,我们的大脑花了数百万年才到达这里,它已经准备好凝视黑暗。今天,边肖将揭开黑洞的秘密。

什么是黑洞?

文咏珊

这个问题一直困扰着许多天文学家。大多数天体爱好者相信爱因斯坦的相对论来解释它:黑洞是一个时空区域,那里的引力非常强大,任何东西,甚至光,都无法逃离它。

三分钟搞懂黑洞是什么?

黑洞的分类。

文咏珊

根据质量和大小,黑洞分为四类:

1)恒星黑洞。

当一颗质量是太阳5到10倍的恒星由于自身引力而坍缩时,就会形成一个恒星黑洞。这是银河系中最大的黑洞。银河系中可能有几十个恒星黑洞。

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2)中等黑洞。

中型黑洞的质量是太阳的102到105倍。

在我们的星系和其他星系中发现了几个中等大小的黑洞。

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3)超大质量黑洞。

这是迄今为止发现的最大的黑洞类型。它们主要出现在巨大星系的中心。这些黑洞的质量是太阳的几十万到十亿倍。下面的超大质量黑洞来自梅西埃87星系。

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4)微型黑洞。

也被称为微黑洞,它是一个假设的微黑洞,量子力学效应在其中发挥着重要作用。这个假说是斯蒂芬霍金在1971年提出的。进一步研究表明,微型黑洞的能量可能低至Tev(十亿电子伏特),这可以在大型强子对撞机中实现。

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黑洞辐射

JaniceMan

事实上,黑洞根本就不是黑色的。它因热辐射而发光。热量的稳定释放导致黑洞失去质量,最终在壮观的爆炸中消失。一颗恒星消失在黑洞里,然后黑洞本身也消失了。

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黑洞是饥饿的野兽

JaniceMan

根据哲学家们的说法,黑洞会吞噬一切距离太近、速度太慢或体积太小而无法抵抗其引力的物体。每一颗行星、恒星、每一股气百思特网体都无法逃离黑洞的吞噬。

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黑洞不是永恒的

JaniceMan

量子效应表明,随着黑洞辐射泄漏到宇宙中,黑洞最终会消散。一个黑洞完全消失需要的时间比宇宙的年龄还要大还多倍。和爱因斯坦一样,霍金最初并不相信自己的理论,但这就是事实。

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黑洞遍布宇宙每个角落

Grain Rain

虽然没有黑洞离地球近到足以将地球拖入末日,但宇宙中有太多黑洞,我们无法计算它们的数量。几乎每一个星系——我们自己的银河系,以及从地球上可见的大约1000亿个其他星系——都显示出其中心存在超大质量黑洞的迹象。星系越大,其中心黑洞的质量就越大。

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如何“死”在黑洞中

JaniceMan

如果掉进黑洞,别想着活命的事了,我们来聊聊你是怎么“死”的吧。

引力会把你撕成碎片,把你压进黑洞的核心吗?还是能量防火墙会将你遗忘?你的某些本质会从黑洞中浮现出来吗?

如何死在黑洞里是物理学中最大的争论之一。

根据爱因斯坦1915年发表的《广义相对论》中的数学理论,你会毫发无损地坠入视界,然后重力会把你拉进一个节点,最终把你塞进一个奇点——黑洞密度较大的核心。但是Polchinski和他的团队将爱因斯坦的观点与量子理论对立起来。量子理论认为,视界是一个炽热的能量球,会把你的身体烧成碎片。这一理论被称为“防火墙悖论“。是由Donald Marolf、Ahmed Almheiri、James Sully和Joseph Polchinski等一批理论家在2021年3月提出的。

然而,防火墙的存在将违反相对论的原则,该原则规定百思特网了黑洞的存在,因此对这一问题的讨论似乎陷入了瓶颈。

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黑洞是恒星的墓碑

JaniceMan

1967年7月2日,一个卫星网络记录了一次来自外太空的伽马射线爆炸,这是黑洞存在的最早迹象之一。科学家们相信伽马射线爆发是一个垂死的恒星最后的呼吸,标志着一个恒星质量的黑洞的诞生。

当一个大质量百思特网恒星耗尽燃料时,这种戏剧性的转变就开始了。

恒星开始坍缩,恒星的外层向太空喷射,但内部发生内爆,密度越来越大,恒星的核心会屈服于自身的引力而坍缩,在极端情况下形成黑洞。

从理论上讲,把任何质量压缩到一定的空间,它都可能变成黑洞。把地球变成黑洞需要把它压缩到一个乒乓球大小。

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黑洞可以吞噬210亿个太阳

JaniceMan

2011年3月28日,天文学家探测到一个来自40亿光年之外的星系中心的长伽马射线暴。

这是人类第一次可能观察到一个休眠黑洞吞噬一颗恒星。无论黑洞吃什么——一颗恒星、一头驴和一部手机——对黑洞来说都是一样的。物理学家John Archibald Wheeler曾经说过:“黑洞是没有毛发的。”这意味着黑洞只记得它晚餐的质量、自旋量和电荷量。黑洞吃得越多,它就越长。

2011年,科学家们发现了迄今为止最大的黑洞之一,距离地球超过3亿光年。它的重量足以吞噬210亿个太阳。我们想知道这个黑洞是两个黑洞合并的结果,还是它吞噬了很多的结果。科学家们认为,黑洞仅仅通过吞噬宇宙中的物质而变得如此巨大是不可能的,因为宇宙的年龄还不够大,所以黑洞不可能通过吞噬其他黑洞而变得非常非常大。

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