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  • 宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    有可能填满一个黑洞吗?如果你不断地把星系的物质扔进黑洞,它会被填满吗?如果宇宙中的所有物质都被抛入一个黑洞,理论上会发生什么?

    黑洞已经是过度填充的结果。黑洞之于人类,如同狂暴病毒之于人类;向它扔的越多,它就越危险。然而,与僵尸不同的是,黑洞会互相吞噬。

    落入黑洞的物质越多,黑洞就越大。例如:我们星系中心的黑洞(人马座A*),它的质量大概有400万个太阳那么多,这已经是一些小星系的大小了。不管怎样,至少是小球状星团。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    图源:超大质量黑洞第一个直接视觉证据

    如果宇宙中所有的物质都被扔进同一个巨大的黑洞中,你就会得到真正的巨大黑洞。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    (5500万年前的黑洞影像)

    黑洞是一个时空区域,其引力加速度非常大,以至于任何粒子,甚至光等电磁辐射都无法逃脱。广义相对论预言:一个足够紧密的质量可以使时空变形而形成黑洞。无法逃脱的区域的边界叫做视界。虽然视界对穿越它的物体的命运和环境有巨大的影响,但并没有发现任何局部可见的特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,因为它不反射光。

    此外,弯曲时空中的量子场论预测,视界会发射霍金辐射,其光谱和温度与其质量成反比的黑体相同。对于质量为恒星的黑洞,这个温度大约是十亿分之一开尔文,这使得它基本上不可能被观测到。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    这张照片由物理学家发表于2010年5月26日

    视界望远镜(2019年4月10日)发布的首张图片是超大椭圆星系梅西耶87,它的核心是超大质量黑洞,其质量是太阳的70亿倍。可见部分的是月形发射环和中心阴影,它们是黑洞的光子环和黑洞视界的光子捕获区被引力放大的景象。月牙形起源于黑洞的旋转和相对论光束;阴影大约是视界直径的2.6倍。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    (首张黑洞照片诞生,霍金黑洞理论终获论证)

    18世纪,约翰·米歇尔和皮埃尔·西蒙·拉普拉斯首次考虑了引力场太强以至于光线无法逃逸的物体。1916年,卡尔·施瓦茨希尔德(Karl Schwarzschild)发现了第一个描述黑洞特征的广义相对论的现代解,尽管1958年,戴维·芬克尔斯坦(David Finkelstein)首次发表了关于黑洞是一个没有任何东西可以逃脱的空间区域的解释。黑洞长期以来被认为是数学上的奇葩;20世纪60年代,理论工作表明它们是广义相对论的普遍预测。乔斯林·贝尔·伯奈尔于1967年发现的中子星激起了人们对引力坍缩的致密物体的兴趣,认为这是一种可能的天体物理现实。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    当非常大质量的恒星在其生命周期结束时会坍塌,预计会形成具有恒星质量的黑洞。黑洞形成后,它可以通过吸收周围物质来继续成长。通过吸收其他恒星与其他黑洞和合并,超大质量黑洞数百万太阳质量(M☉)的可能形式。人们一致认为,超大质量黑洞存在于大多数星系的中心。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    黑洞的存在可以通过它与其他物质和电磁辐射(如可见光)的相互作用来推断。落入黑洞的物质可以形成一个外部吸积盘,通过摩擦加热,形成宇宙中最明亮的物体。如果有其他恒星绕着黑洞运行,它们的轨道可以用来确定黑洞的质量和位置。这样的观测可以用来排除可能的替代物,如中子星。通过这种方法,天文学家已经在双星系统中发现了无数的恒星黑洞候选体,并确定了被称为人马座A*的射电源,它位于银河系的中心,包含一个质量约为430万个太阳质量的超大质量黑洞。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    2016年2月11日,LIGO宣布首次直接探测到引力波,这也是首次观测到黑洞合并。截至2018年12月,已经观测到11个引力波事件,它们来自10个合并的黑洞(以及一个双星合并)。 2019年4月10日,在事件视界望远镜于2017年对梅西耶87星系中心的超大质量黑洞进行了观测之后,首次发布了黑洞及其附近的直接图像。

    宇宙“饕餮”——黑洞,如果“喂饱”它,那会发生什么?

    参考资料

    1.维基百科全书

    2.天文学名词

    3. 佚名- askamathematician

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