当黑洞把物质吸进去时,它去了哪里,或者又发生了什么? 天文 上海

  就在牛顿那个时代,物质之间存在引力被最终确定,于是有了质量。事实上,黑洞的存在是牛顿在发表《自然科学的数学原理》不久后提出的。

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  直到1915年爱因斯坦发表了他的广义相对论,黑洞理论才真正得到大发展。卡尔·施瓦茨希尔德在1916年对这一现象进行了第一次真正的研究,他导出了黑洞施瓦茨希尔德半径的方程(Rs=GM / c^2,其中Rs是施瓦茨希尔德半径,g是牛顿的引力常数,m是黑洞的质量,c是光速)。

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  形成黑洞的物质在其自身的引力场下崩溃,就像一颗大恒星死亡时的情况。如果所讨论的物质足够大,那么它的引力将会非常大,所以它会克服所有其他试图抵抗坍塌的力量,于是该物质会继续收缩,直到它变成一个点,称为奇点。这一点将无限小,并且具有无限的密度。对时空也有着巨大的影响,奇点将扭曲光线使得光不能从黑洞中逃逸,黑洞的黑由此而来。在奇点中,已知的物理定律完全不奏效了,这就是为什么花了这么多时间和精力来研究宇宙的这些奇怪特征。

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  施瓦茨希尔德半径描述了黑洞的一个称为事件视界的特性。这是光能否从黑洞引力场中逃离的临界点。虽然黑洞内的奇点无限小,但黑洞看起来就像它的视界一样大,而且对所有人来说都是如此。

  当物质落入事件视界时,它就与其它的空间和时间部分隔离开来,并且实际上已经从我们这个宇宙中消失了。一旦进入黑洞,物质将被撕裂成最小的亚原子成分,这些成分将被拉伸和挤压,直到它们成为奇点的一部分,并相应地增加黑洞的半径。

  有趣的是,霍金证明了黑洞内部的物质并没有完全与宇宙的其他部分隔离开来,如果给定足够长的时间,黑洞会通过放射出它们所包含的物质的能量而逐渐溶解。

  相关知识

  黑洞是根据广义相对论所推论、在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体和星体(并非是一般认知的“洞”概念)。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽后,发生引力坍缩而形成。黑洞的质量是如此之大,它产生的引力场是如此之强,以致于大量可测物质和辐射都无法逃逸,就连传播速度极快的光子也逃逸不出来。由于类似热力学上完全不反射光线的黑体,故名黑洞。

  在黑洞的周围,是一个无法侦测的事件视界,标志着无法返回的临界点,而在黑洞中心有一个密度趋近于无限的奇点。

  当恒星内部氢元素全部核聚变完毕时,因燃料用完无法抵抗自身重力而开始向内塌陷,但随着压力越来越高,内部的重元素会重新开始燃烧导致瞬间膨胀,这时恒星的体积将暴增至原先的数十倍至百倍,这便是红巨星,质量更大的恒星则会发生超新星爆炸,无论是红巨星或是超新星,都会将外部物质全部吹飞,直到连重元素也烧完时,重力又会使得恒星继续向内塌陷,最后形成一颗与月球差不多大小的白矮星,质量稍大的恒星则会形成中子星,会放出规律的电磁波,至于质量更大的恒星则会继续塌陷,强大的重力使周围的空间产生扭曲,最后形成“黑洞”。直至当前为止,所发现质量最小的黑洞大约有3.8倍太阳质量。

  参考资料

  1.WJ百科全书

  2.天文学名词

  3. physlink- Daniel Febrer