当你靠近黑洞的事实会发生什么事情?

黑洞宇宙中最神秘的天体,科学家对于它的了解非常有限,这主要是因为黑洞的引力强大到连光线都无法逃脱,最终使得黑洞只留下了三个物理特性:质量、角动量和电荷,除此之外,黑洞对于人类来说,是一个未知的世界,拥有我们所无法理解的特性。

今天我们来假设你跳入到一个黑洞中,那么会经历哪些事情呢?

当一个人靠近黑洞的时候,会看到哪些场景呢?
当一个人靠近黑洞的时候,会看到哪些场景呢?

当你接近黑洞时,注意到的第一件事可能是,黑洞确实看起来就像“黑色的洞”。黑洞是绝对的黑色,本身完全不发射或反射光线,任何击中黑洞的光都会被困在里面。所以当你观察黑洞时,眼睛看不到任何光子,大脑会将其解释为黑色。

黑洞也是个不折不扣的洞。你可以将黑洞视为空间球体,任何进入黑洞的东西都会永远留在里面。这是因为已经留在黑洞内的东西所造成的引力效应:质量在黑洞中被压缩得十分密集,进而产生巨大的引力影响。

为什么?因为离有质量的东西愈近,引力愈强,而质量被压缩代表你可以十分靠近质量中心。质量很大的东西通常分布得相当分散。以地球为例,地球质量大约与一厘米宽(大约一个弹珠大小)的黑洞等同大小。如果你与这个黑洞距离一个地球半径长,感受到的引力就如同站在地球表面一样,都是1g。

但是当你分别接近两者中心时,会发生截然不同的状况。当你愈靠近地球中心点,愈感觉不到地球引力。那是因为地球物质围绕着你,把你平均的往各个方向拉。相反的,当你离黑洞愈近,感受到的引力愈大,因为整个地球质量近在咫尺的作用在你身上。这就是黑洞强大的威力,超紧致质量对周围事物立即产生巨大影响。

真正紧致的质量会在自身周围产生极大引力,并且在一定距离处,把空间扭曲到连光都无法逃脱(请记住,引力不仅会拉动物体,还会扭曲空间)。光不能逃脱的临界点称为“事件视界”,在“某种程度”上,事件视界定义了黑洞从何处开始,以此距离为半径的黑色球体则称为黑洞。

黑洞的大小会随着挤进多少质量而发生变化。如果你把地球压缩得足够小,会得到一个弹珠大小的黑洞,因为在大约一厘米距离内,光再也无法逃脱。但是如果你再压缩更多质量,黑洞半径就会更大。例如,你把太阳压缩变小,空间扭曲程度更高,事件视界更远,大约发生在距离中心点三公里处,因此黑洞直径约为六公里。质量愈大,黑洞愈大。

其实,黑洞的大小并没有理论限制。在太空中我们已探测到的黑洞宽度,最小约有二十公里,大的可达数百亿公里,而宇宙中最大的黑洞Phoenix A的半径超过6000亿公里。实际上,黑洞形成的限制只有周围环绕物质的多寡,以及所允许的形成时间。

当你接近黑洞时,可能会注意到的第二件事是,黑洞通常不孤单寂寞。有时你会看到周围东西掉进黑洞。或者更准确的说,你会看到东西在黑洞周围旋转等待落入。

黑洞周围的物质会形成吸积盘
黑洞周围的物质会形成吸积盘

这种物质称为“吸积盘”,是由气体、尘埃和其他物质组成。这些物质没有被直接吸入黑洞,而是在轨道上盘旋等待、螺旋进入黑洞。这景象对于小黑洞而言,可能不是那么令人印象深刻,但如果是超大质量黑洞,确实值得一看。气体和尘埃以超高速度飞来飞去,产生非常强烈的纯粹摩擦力,导致物质被撕裂,释放出许多能量,创造出宇宙中最强大的光源,一些特别明亮的就被称为是类星体,这些类星体的亮度,有时比单个星系中所有恒星的亮度总和还要高数千倍。

幸运的是,并不是所有黑洞,甚至是超大质量黑洞,都会形成类星体(或耀变体,就此而言,像是吃了类固醇的类星体)。大多数时候,吸积盘并没有足够多的物质或条件来创造如此戏剧化的场景。这也算是一桩美事,否则的话,你一靠近活动剧烈的类星体,可能会让你在瞥见黑洞之前就气化了。希望你选择落入的黑洞周围有个漂亮的、相对平静的吸积盘,让你有机会接近并好好欣赏。

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