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黑洞會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)地吞噬整個(gè)宇宙嗎?

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原創(chuàng)
教授,博導(dǎo),從事航天總體工作,,熱愛航天科普創(chuàng)作與傳承工作。
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黑洞是一種類星體,就像一個(gè)理想的黑體,它不反光,卻有著極強(qiáng)大的引力,以致于所有星體、塵埃,乃至粒子或光等電磁輻射都不能逃逸。但黑洞只能吞噬那些接近其視界的物體。黑洞視界是一個(gè)物體無(wú)法返回的點(diǎn),任何物體只要超過(guò)這個(gè)點(diǎn)就無(wú)法逃脫,但這個(gè)點(diǎn)延伸的范圍有限。例如,與太陽(yáng)質(zhì)量相當(dāng)?shù)暮诙吹囊暯缰荒苎由熘?-3公里,與地球質(zhì)量相當(dāng)?shù)暮诙吹囊暯缰挥?-3厘米,僅僅相當(dāng)于大拇指的長(zhǎng)度。

宇宙非常之大,與星系相比,黑洞引力影響的區(qū)域是相當(dāng)有限的。事實(shí)上,在銀河系中心就有一個(gè)黑洞,并且是一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞,其質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的幾百萬(wàn)倍,它已經(jīng)“吃掉”了附近全部或大部分恒星,即使它再吞噬幾顆類似太陽(yáng)的恒星,它的質(zhì)量也只會(huì)小幅度增加,而距離更遠(yuǎn)的恒星是不會(huì)被它拉吸進(jìn)去的。地球距離銀河中心26000光年,所以沒(méi)有任何被吞噬的危險(xiǎn)。

另外,根據(jù)牛頓萬(wàn)有引力定理可知,黑洞不斷吞噬附近的物質(zhì),其質(zhì)量越來(lái)越大,引力也就越來(lái)越大,影響范圍也會(huì)越來(lái)越大。但物理學(xué)家斯蒂芬·霍金認(rèn)為,雖然黑洞質(zhì)量通過(guò)吞噬物質(zhì)而變得越來(lái)越大,但換個(gè)角度思考,它也在慢慢縮小,因?yàn)樗谥饾u地?fù)p失能量,這種能量損失被稱為“霍金輻射”。

“霍金輻射”之所以會(huì)發(fā)生,是因?yàn)橛钪嬲婵詹⒉皇钦娴目諢o(wú)一物,實(shí)際上,它像粒子的海洋,粒子不斷地消失和出現(xiàn)。霍金指出,如果在黑洞附近產(chǎn)生一對(duì)粒子,它們其中一個(gè)就有可能被拉進(jìn)黑洞,但另一個(gè)卻逃逸到太空中去。這個(gè)過(guò)程的能量來(lái)自黑洞,所以黑洞在這個(gè)過(guò)程中會(huì)慢慢失去能量。理論上,黑洞最終會(huì)通過(guò)霍金輻射蒸發(fā)掉,但黑洞蒸發(fā)殆盡的時(shí)間要比整個(gè)宇宙的年齡長(zhǎng)得多。

還有一種情況,黑洞碰撞,將會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)黑洞的合并而尺寸增大,但因?yàn)橛钪婧艽?,而且還在在膨脹,所以碰撞而產(chǎn)生的黑洞合并不會(huì)無(wú)限期地發(fā)生。

綜述所述,認(rèn)為黑洞像吸塵器一樣會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)地吞噬整個(gè)宇宙的想法,是源于對(duì)黑洞本質(zhì)的誤解。

值得一提的是,黑洞不僅不會(huì)吞噬宇宙,而且星系的形成和生命的誕生,都與超大黑洞有關(guān)。大質(zhì)量黑洞是大質(zhì)量恒星爆炸后留下的產(chǎn)物,大質(zhì)量恒星爆炸將生命所必需的碳、氮和氧等重元素散布到太空中。而兩個(gè)黑洞的合并,或一個(gè)中子星與一個(gè)黑洞的合并,同樣會(huì)在周圍散發(fā)出重元素,這些重元素最終將成為新行星的一部分。所以,地球上生命的存在也要?dú)w功于很久以前發(fā)生的黑洞爆炸和碰撞事件。

從更大的范圍看,大多數(shù)星系的中心似乎都有一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞,這些超大質(zhì)量黑洞的形成和星系的形成之間的聯(lián)系不為人所知。比如銀河系,黑洞有可能在銀河系的形成中發(fā)揮了重要作用,但星系和黑洞哪個(gè)先出現(xiàn),目前還是宇宙中的最大謎團(tuán)之一,這也是先有雞還是先有蛋的問(wèn)題。

評(píng)論
汨羅鎮(zhèn)徐志雄
少師級(jí)
已閱
2023-09-04
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