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黑洞会一点一点地吞噬整个宇宙吗?

闻说新知
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教授,博导,从事航天总体工作,,热爱航天科普创作与传承工作。
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黑洞是一种类星体,就像一个理想的黑体,它不反光,却有着极强大的引力,以致于所有星体、尘埃,乃至粒子或光等电磁辐射都不能逃逸。但黑洞只能吞噬那些接近其视界的物体。黑洞视界是一个物体无法返回的点,任何物体只要超过这个点就无法逃脱,但这个点延伸的范围有限。例如,与太阳质量相当的黑洞的视界只能延伸至2-3公里,与地球质量相当的黑洞的视界只有2-3厘米,仅仅相当于大拇指的长度。

宇宙非常之大,与星系相比,黑洞引力影响的区域是相当有限的。事实上,在银河系中心就有一个黑洞,并且是一个超大质量的黑洞,其质量是太阳质量的几百万倍,它已经“吃掉”了附近全部或大部分恒星,即使它再吞噬几颗类似太阳的恒星,它的质量也只会小幅度增加,而距离更远的恒星是不会被它拉吸进去的。地球距离银河中心26000光年,所以没有任何被吞噬的危险。

另外,根据牛顿万有引力定理可知,黑洞不断吞噬附近的物质,其质量越来越大,引力也就越来越大,影响范围也会越来越大。但物理学家斯蒂芬·霍金认为,虽然黑洞质量通过吞噬物质而变得越来越大,但换个角度思考,它也在慢慢缩小,因为它正在逐渐地损失能量,这种能量损失被称为“霍金辐射”。

“霍金辐射”之所以会发生,是因为宇宙真空并不是真的空无一物,实际上,它像粒子的海洋,粒子不断地消失和出现。霍金指出,如果在黑洞附近产生一对粒子,它们其中一个就有可能被拉进黑洞,但另一个却逃逸到太空中去。这个过程的能量来自黑洞,所以黑洞在这个过程中会慢慢失去能量。理论上,黑洞最终会通过霍金辐射蒸发掉,但黑洞蒸发殆尽的时间要比整个宇宙的年龄长得多。

还有一种情况,黑洞碰撞,将会导致两个黑洞的合并而尺寸增大,但因为宇宙很大,而且还在在膨胀,所以碰撞而产生的黑洞合并不会无限期地发生。

综述所述,认为黑洞像吸尘器一样会一点一点地吞噬整个宇宙的想法,是源于对黑洞本质的误解。

值得一提的是,黑洞不仅不会吞噬宇宙,而且星系的形成和生命的诞生,都与超大黑洞有关。大质量黑洞是大质量恒星爆炸后留下的产物,大质量恒星爆炸将生命所必需的碳、氮和氧等重元素散布到太空中。而两个黑洞的合并,或一个中子星与一个黑洞的合并,同样会在周围散发出重元素,这些重元素最终将成为新行星的一部分。所以,地球上生命的存在也要归功于很久以前发生的黑洞爆炸和碰撞事件。

从更大的范围看,大多数星系的中心似乎都有一个超大质量的黑洞,这些超大质量黑洞的形成和星系的形成之间的联系不为人所知。比如银河系,黑洞有可能在银河系的形成中发挥了重要作用,但星系和黑洞哪个先出现,目前还是宇宙中的最大谜团之一,这也是先有鸡还是先有蛋的问题。

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汨罗镇徐志雄
少师级
已阅
2023-09-04
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