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黑洞最初理論出現在愛因斯坦的《廣義相對論》中,但愛因斯坦并沒有給這種天體命名,他在《廣義相對論》說:如果一個天體的質量非常大,引力非常強,甚至可以強到連光都無法逃脫它的引力,但是這種天體絕對不會出現在自然界中。
後來的觀測發現愛因斯坦回避的問題,被證實真實存在,它就是黑洞。
黑洞是一個空間區域,那裡的物質非常密集,以至于它的引力不允許任何東西逃逸——甚至光也不允許。時間停在黑洞的邊緣,它的中心可能包含一個體積無限小、密度無限大的物質點,所有物理定律都被打破。
黑洞裡面是什麼?從理論上講,黑洞内部有一種叫做奇點的東西。這就是黑洞中所有物質被粉碎的地方。有人說它是黑洞中心的無限密度點,但這可能是錯誤的。實際上,這正是經典物理學告訴我們的。
在一個非常具體的數學案例中,旋轉黑洞中的奇點形狀像一個圓,而不是一個點。但這種數學情況在現實中不會存在。其他人說,奇點實際上是事件視界内的整個時空表面。我們仍然不知道那是什麼。在真正的黑洞中甚至可能不存在奇點。
黑洞是如何形成的?
黑洞通常由非常大的恒星組成。當它們在生命的盡頭耗盡燃料時,這些恒星将災難性地、不可阻擋地坍塌。然後時空中的井——黑洞——就會形成。如果一顆恒星的質量不夠大,制造這顆恒星的材料可以防止它坍縮并形成一顆幾乎不發光的垂死恒星:白矮星或中子星。
黑洞之間的區别在于它們的大小。黑洞由質量與太陽相當的恒星組成,半徑為數十或數百公裡。質量高達太陽質量數百萬甚至數十億倍的黑洞是位于星系核心的超大質量黑洞。
已知最大的黑洞是類星體 TON 618,它的質量是太陽質量的 660 億倍。TON 618 的巨大尺寸讓研究人員懷疑是否存在任何更大的黑洞。在這項新研究中,國際科學家将質量超過太陽質量 1000 億倍的黑洞稱為“超大質量黑洞”(SLAB)。
也可能有中等質量的黑洞,它們的質量是太陽的幾十萬倍,還有在宇宙開始時形成的原始黑洞,它們的質量可能非常小。
已知最小的黑洞大小為三個太陽質量,距離地球僅約 1500 光年。由于它的獨特性,它被昵稱為“獨角獸”。“獨角獸”是我們銀河系中已知最小的黑洞。
地球會被黑洞吞噬嗎?
黑洞擁有可怕的力量,能夠吞噬任何不幸進入其作用範圍内的東西。毫不奇怪,自 1964 年“黑洞”一詞被創造以來,這些宇宙深淵已成為科幻電影中更為突出的概念之一。
盡管有可怕的描述,但沒有理由擔心黑洞會吞噬地球和宇宙。地球不太可能落入黑洞。
這是因為在遠處,黑洞的引力與相同質量的恒星的引力相同。
例如,如果我們用一個相同質量的黑洞代替太陽,地球和其他行星将繼續以與以前完全相同的方式運動,因為沒有任何變化。重力作用在他們身上。
然而,如果我們的太陽被黑洞取代,我們的太陽系将變得非常黑暗和寒冷。
地球被黑洞吞噬的唯一方法是,如果我們的星球碰巧偏離了流浪黑洞的事件視界。
這不會很快發生,也可能永遠不會發生。
如果地球撞上黑洞會發生什麼?
科學家們認為存在有三種可能。
1: 任何離黑洞太近的東西都會像意大利面條一樣被拉長。重力會消失,我們會先被吸進黑洞。因為我們的手臂将不再必須在身體的中間,而是可以向另一個方向拉,我們的身體會變得又細又長。但不僅是人,世界上的其他一切都會被拉長。
2:輻射 因為黑洞的輻射如此巨大,世界上的一切都會燃燒殆盡。
3: 我們甚至不會意識到自己正在被黑洞吞噬,因為我們将作為自己的全息圖繼續存在。該理論的擁護者認為,任何離黑洞太近的東西都會成為其自身的壞副本。
但别擔心,根據科學家的說法,地球撞擊黑洞的幾率約為萬億分之一
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