众多的人认为黑洞是那样一种会吞并所有一切的“宇宙怪物”,甚至于内心担忧它终了之时会将整个宇宙给吞掉,这样的恐惧源自于它那些超越日常经验范畴的物理特性,然而实际上黑洞依循着明确的规则,远远不像传说里讲述的那般令人恐惧 !
黑洞如何形成
恒星质量足够大,走到生命尽头时,其核心核聚变反应停止,失去向外辐射压力支撑,恒星核心在自身引力作用下急剧向内坍缩,这个过程最终形成引力极其强大的区域,该区域边界被称为“事件视界”,连光都无法从这个边界内逃脱 。
处于这个区域中心的是“奇点”,其密度朝着趋于无限大的方向发展,我们平常所说的由这个奇点和包围着它的事件视界共同构成的完整天体是黑洞,黑洞的形成是宇宙里一种极为极端且自然的天体物理进程 。
时空的极端扭曲
黑洞具备一种极其诡异的特性,这特性就是对时空组织结构予以极端的扭曲,按照爱因斯坦的广义相对论,质量会让它周围的时空产生弯曲,黑洞因质量极大且体积极小,使得这种弯曲效应达到了顶点,在事件视界的临近区域,时间流逝的速率会显著变慢。
存在这样一种效应,它被称作“引力时间膨胀”,举个例子,若有一个时钟朝着黑洞掉落,对于在远处进行观察的人来说,这个时钟行走时其速度会变得越发迟缓,且在快要靠近视界的时候就已几乎处于停止状态,不过这仅是展现了一种依靠观测才呈现出来的效应,就进入其中的人自身的状况来讲,时间持续在以正常状态流逝。
事件视界与吞噬
事件视界,属于黑洞理论范畴里的边界,并非是一个实体的表面 。一旦光亦或是物质跨越了这条界线,便再也无法回来 。这表明,从外部宇宙的视角来讲,任何进入视界的事物,看上去都好像是永久地“消逝”掉了 。这便是黑洞具有“吞噬”能力的根源之处 。
然而,这般吞噬并非毫无遗漏地在各处都有。黑洞引力虽强大,但其作用范围是有局限的。只有进入其事件视界内的物体才会被捕获。这就如同太阳引力统领太阳系,却无法直接抓住其他恒星系的物质一样。黑洞的影响力主要局限在其周边地区 。
霍金辐射与蒸发
存在一位叫斯蒂芬·霍金的著名物理学家,他提出了一个具颠覆性的理论,即黑洞并非只是只进不出。依据量子力学原理,在事件视界边缘的极端引力场里,会持续不断地随机产生成对的“应粒子”。通常情况下它们会迅速湮灭,可是在黑洞边界,可能出现一个粒子掉入黑洞,另一个粒子逃逸的情形。
那种带走了能量的逃逸粒子,这就等同于黑洞损失了质量,而这种微弱的能量泄露被叫做“霍金辐射”。对于恒星质量的黑洞来讲,其所经历的这个过程是极为缓慢的。然而理论表明,黑洞最终会凭借这种辐射慢慢地“蒸发”,直到最后消失不见,这也就证实了黑洞同样是遵守能量守恒的。
黑洞是星系稳定器
在宇宙尺度的这个范畴之内,黑洞切实担当着高度关键的那种稳定作用,差不多每一个大型星系的中心地块,都存在着一个超大质量黑洞,就如同处于银河系中心位置的人马座A*这样子,这个黑洞所拥有的那巨大引力,好似一种无形状态的“引力锚”,帮助把整个星系给束缚起来。
它将数以千亿计的恒星维系在一起,它把气体维系在一起,它把暗物质维系在一起,使得星系在高速旋转的时候不会分崩离析。倘若没有中心黑洞引力量的约束,许多星系的形状或许无法维持,宇宙的大尺度结构也会变得更加松散,宇宙的大尺度结构也会变得更加混乱。
并非宇宙删除键
从各方面综合起来看,黑洞不会毫无止境地吞噬物质,进而让宇宙最终走向毁灭,它有着有限的活动范围,且存在蒸发机制,在能被观测到的宇宙里,物质总量远远多于所有黑洞能吞噬的极限,宇宙膨胀正把星系相互推开,以此限制了黑洞所谓的“吃食”来源 。
从宇宙演化的宏观层面去看,黑洞是重要的参与者而非破坏者,它们对星系结构的塑造起到了助力作用,或许还参与了某些重元素的合成,将黑洞看作宇宙“删除键”是一种太过简单且不符合物理事实的想象。,。
看了这篇文章以后,你对黑洞的感受可曾发生变化呀?你认为在未来,人类有无安全运用黑洞能量的可能性呢?欢迎在评论区分享你的看法,若感觉有收获,也请点赞予以支持。
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