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黑洞的一生

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  图片来源:NASA

  浩瀚无垠的宇宙中,居住着许多天体,有热情似火的太阳,有充满生机的地球,有调皮捣蛋的彗星,但是,也有天体扮演了“邪恶”的角色,那就是黑洞。黑洞的胃口非常大,可以吞噬一切,甚至连光都不放过。所以,当有的小星星不听话时,它的妈妈就会告诉它:“如果你还这么调皮,我就把你送给黑洞!”

  黑洞,可以称得上宇宙中最奇怪的天体了,看起来,它是个黑咕隆咚的球,但这并不是所谓的黑洞,而是事件视界,也就是它的边界。如果不小心掉进了黑洞,除非你跑得比光快,不然就逃脱不了黑洞的事件视界。但是,光已经是宇宙中的速度冠军了,把光都吸进去的黑洞,只能是黑色的了。

  黑洞,是怎么诞生的呢?在恒星的内部,存在着两种力量——引力与辐射压,它们以一种奇妙的方式维持着恒星的平衡,太阳就是如此。但是,有些恒星的质量非常大,比太阳还大好几倍。有一天,这种平衡被打破了,大恒星中的引力打败了辐射,于是,连同着它们的家园,恒星内部发生了爆炸。当大恒星燃烧殆尽后,会剩下一个核,这个核可能会形成一颗中子星。但是,如果最初的大恒星再大一些,这个核就会变成黑洞。

  由恒星变成的黑洞,叫做恒星黑洞,这也是最常见的黑洞类型。目前已知最大的恒星黑洞的质量是太阳的15倍左右。当然,宇宙中还有更大的黑洞,叫超大质量黑洞,然而“超大”也无法形容出它的大,其质量介于100万倍至100亿倍太阳质量之间。

  那么,黑洞里面到底是什么?是一个密度无限大的点(奇点)。像宇宙中其他未解之谜一样,这个点到底是什么,我们也没完全弄清。然而,那些数值巨大的质量,全部都在这个点上,在它周围一定范围内的所有东西,都无法逃脱它的引力,这个范围是一个球面,也就是事件视界。有人将黑洞比喻成瀑布,当你从水流上游游向一座瀑布,水流会越来越快,有一个位置,这里的水流与你游泳的最快速度相等,一旦越过了这个地方,你就会被瀑布带走,再也回不来了。而在黑洞中,这个地方就是事件视界。

  黑洞诞生于大质量恒星的爆炸,那它的结局又会是怎样的呢?黑洞不会永远存在,从外界看来,黑洞在慢慢蒸发。黑洞越小,蒸发速度越快,直到完全蒸发。

  那么,地球会不会也有一天被吸进黑洞呢?我们知道,地球会绕着一颗恒星转,那就是太阳,如果太阳被一个黑洞所取代,地球还是会保持它的轨道,围绕黑洞旋转。不过,没有了太阳的光和热,地球上的生命就不可能存在了。另外,虽然太空中有超过十亿个黑洞,但值得庆幸的是,它们都不是地球的邻居,即使是最近的黑洞,也距离我们约3000光年左右呢。

  参考资料:

  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9C%8D%E9%87%91%E8%BC%BB%E5%B0%84

  https://zh.wikipedia.org/zh/%E9%BB%91%E6%B4%9E

  作者:董依明

  审稿:于颖卓,中科院地理科学与资源研究所博士