吞噬一切,黑洞可以吞噬一切吗?如果可以,它最后是否会把宇宙也给吞掉?

2023-03-20 8:48:22 最新游戏资讯 zhumx

黑洞能吞噬一切,连光也无法逃脱,它是怎样形成的?

在宇宙中

有这样一种存在

黑无边际 深不可测

甚至还在吞噬周围任何形式的天体

连光也难以逃脱

它 便是黑洞

早在1783年

英国地理学家就已经意识到

一个致密天体的密度可以大到连光都无法逃逸

这也是如今人们对黑洞最普遍理解

它可以吸入一切

连光都逃不出来

“黑洞”从其名字就可以看出本身的一些特性

黑表示它不会向外界发射或反射任何光线

也不会发射或反射其他形式的电磁波

因此人们无法看见它

因此绝对是“黑”的

洞则表示不管任何物体一旦进入它的边界

就无法挣脱其魔掌

就像一个无底洞

吞噬着一切

黑洞在成为黑洞之前

其实与绝大多数天体一样

都曾经是一颗闪耀的恒星

但是在恒星的生命终结之前

它们就会出现自我坍塌

最终会将自己巨大的质量凝聚成空间中一个小小的奇点

进而变成一个密度超级大而体积很小的天体

黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的

这一过程被称为吸积

这也是天体物理中最普遍的过程之一

而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构

在宇宙早期

当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系

即使到了今天

恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂

进而通过吸积周围气体而形成的

行星也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的

地球也是其中一员

当中央天体是一个黑洞时

吸积就会展现出它最为壮观的一面

在黑洞周围就存在着很多吸积盘

吸积盘中的物质会不断地靠近黑洞内部中心

即使黑洞没有实体

它的内部也是无限的黑

但这些物质却都存在着

只不过无法被看见而已

很多人有这样的疑问

光都无法逃脱黑洞的引力

那么被黑洞吞噬的物体都去哪里了

其实被黑洞吞噬的星球将被撕裂撕碎归于虚无

当前的理论推测

当一个物体落入黑洞里并趋近位于中心的奇点时

这物体会因不同部位受到增强的吸引力而被拉长

最终完全失去维度并无可挽回地消失于奇点

不过也有科学家指出

黑洞并不是全都吸入的

只有黑洞视界以内

物质才会无法阻止落入黑洞里面无法逃脱

但是远离黑洞

那么跟任何其他具有相同质量的物体没有任何不同

不过在1974年霍金曾做出预言

黑洞会发出耀眼的光芒

体积会缩小

甚至会爆炸

霍金并不是空口白话

它结合了广义相对论和量子理论

发现黑洞周围的引力场释放出能量

同时也在消耗黑洞的能量和质量

黑洞一直都是人们 探索 宇宙中最为好奇的存在

但是就在2019年4月10日

人类拍摄到了首张黑洞照片

这是位于5500万光年、质量为65亿太阳质量的m87星系当中的黑洞

由全球8个射电望远镜组成的事件视界望远镜合力拍摄

而这张照片其实是黑洞阴影

因其强大的引力

在一定范围内连光线都无法逃脱

光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞半径或者“视界面”

视界面以外的物质围绕黑洞转圈

形成明亮的吸积盘

中间不发光的黑洞在明亮吸积盘的衬托下形成“阴影”

我们给黑洞拍照

实际上是拍摄黑洞本身在明亮吸积盘衬托之下所产生的黑暗影子

但是这张照片具有着 历史 性的地位

尽管黑洞神秘又难以预测

但是对于人类来说

永不停下 探索 的脚步

总有一天能找到所有谜题的答案

黑洞可以吞噬一切吗?如果可以,它最后是否会把宇宙也给吞掉?

从目前观察到的黑洞大小来看,吞并整个宇宙的可能性几乎没有。至于宇宙以后的演化中会不会有所改变很难说,支持黑洞吞并宇宙的理论太少或者理论点太弱。

首先,我们来看下整个宇宙,宇宙是很大的,大到人类不知道它到底有多大。宇宙中的所有天体相对整个宇宙来说都是非常非常的渺小,其实就算是整个星系在宇宙面前也是相当渺小的,都显得微不足道。黑洞也是一种天体,也处在星系中,它相对于我们来说也许很大,但放眼整个宇宙它也就是一个天体而已,并不起眼。

我们说一个黑洞的大小,主要是看它引力造成的视件范围的大小。我们知道黑洞的引力是非常巨大的,凡是进入它视件范围内的物质都不能再逃脱出来,连光也不例外,统统都会被吸引到它的中心成为它的“养分”,以此来增加它的质量。理论上来说质量增加后,引力也会进一步增加,视件范围扩大,可以吸引比以前更远范围内的其它物体了。如此循环,总有一天它会把所在星系里的所有物质都吸进去,成为这个星系唯一的天体。如果宇宙中所有的星系都这样演化,那这个宇宙最后只剩下无数的黑洞,而黑洞在运动中还可能相互合并,这样黑洞的数量会越来越少,直到合并成一个黑洞力止。这个黑洞或许就是一个新的奇点,如果爆炸便会形成新的宇宙。嗯,这看上去很合理,像那么回事儿。

其实从现实中对黑洞的观察发现,也不会发生这样的情况。以前人们认为黑洞一毛不拨,只吃不吐,但现在不是了。英国物理学家霍金先生一生中,花了大量的时间对黑洞进行研究。刚开始他和其它科学家一样也认为黑洞是只吃不吐,一毛不拔的。有一次他在进行黑洞的相关演算中发现,事实并不是这样,黑洞不是一毛不拨,黑洞本身也在对外进行辐射。他本人对这个结果也是大吃一惊,并一度怀疑是自己的演算出错了,但在接下来的几次重新演算后,结果一样。他这才相信自已没错,并发表了相关论文,这曾引起科学界的轰动。在随后科学家们对黑洞的观测也证实了这一现象,黑洞确实是在对外辐射,并且辐射的大小与黑洞的质量成正比。这一现象后来被称为“霍金辐射”。

事情还没完,后来霍金继续提出了黑洞也会消失。消失的原因正是“霍金辐射”,他说质量越大的黑洞福射越大,对自身的损失也越大。在这个问题上,我们假设一个黑洞把它周围能吸收的物质都吸收了,再也没有其它物体可吸收了,那它就会因为不停的辐射,从而不停的损失质量,这下就反转过来了,损失质量后,引力减小,更加的不可能吸到其它物质,继续辐射,继续变小,最终消失在宇宙中。

尽管黑洞听起来很可怕,会将自己附近的天体啥的都撕碎然后并且吞噬掉,然而我们需要知道的是,黑洞只能够对其周围有限距离范围之内的天体或者气体进行吞噬,而对于距离太远的天体,没有太大的破坏力。这也就是说,黑洞的破坏力是有限的,是被动破坏,并没有主动破坏力。我们可以想象一个事例,比如把我们太阳系中心的太阳如果换成一个同等质量的黑洞的话,如果我们不考虑地球上的能源问题的话,太阳系内的行星在感受到的引力上,并不会有什么差别,我们的太阳系也会稳定的存在下去。

在我们的宇宙当中,星系的中心有着巨型黑洞,它也能够吞噬周围的气体,但是对于距离其比较远的恒星,也是无能为力,要不然我们就不会看不到我们所了解的星系了,或者说我们的银河系也就不符存在了。

宇宙中的星系就象咱城市里的公厕,总量不少,但是分布却很稀疏,当黑洞吸光身边的星体以后是无法隔着浩渺的空间去吸数光年之外的其他星系物质的,其实由于暗物质和暗能量的存在,就连自己星系的星体都吸不完。比如银河系的星体围绕着银河系中心黑洞旋转,但是并不能确定所有星体都被吸向中心黑洞,所以黑洞远远没有那么强大的引力,或者说它的引力半径并不是无限的,所以黑洞无法吞噬宇宙。

为什么黑洞能吞噬一切?

洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.

(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)

首先,对黑洞进行一下形象的说明:

黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引.黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。

再从物理学观点来解释一下:

黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说,以第二宇宙速度(11.2km/s)来飞行就可以逃离地球,但是对于黑洞来说,它的第三宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,我们的眼睛就看不到任何东西,只是黑色一片。

因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样

为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。

让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。

爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。

同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。

如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。

现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。

现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。

我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。

处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。

我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。

霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。

所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。

根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。

但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。

根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小于一特定值(天文学上叫“施瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指任何物质一旦掉进去,就再不能逃出,包括光。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。

那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。

这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术 。