燒腦時刻！關於黑洞的這5個問題，你是否被繞得迷惑不解？

2023-03-31 19:19:26 1

1.黑洞通常被認為是由中子星本身的坍縮形成的。那麼，如果星系的中心是由一個超大質量的黑洞提供能量，那麼它仍然是由一顆中子星引起的嗎？如果是這樣，什麼質量的中子星能形成黑洞？

事實上，有幾種不同的方式來形成黑洞。你提到的一種可能性是，足夠多的物質聚集在中子星或其他物體上，導致它坍縮到某個臨界質量以上，形成黑洞。當恆星死亡時(在「超新星」爆炸中)，或者當兩個或兩個以上的物體(恆星、中子星或黑洞)相互環繞並最終碰撞時，或者在宇宙早期的其他機制中，黑洞也可以形成。

天文學家並不確定超大質量黑洞是如何形成的。然而，它不是由一顆巨大的中子星坍縮形成的...如果中子星大於某一特定大小，它就不可能存在——它會坍縮形成一個黑洞。它變成的黑洞比超大質量的黑洞小得多。然而，超大質量黑洞起初可能非常小。隨著時間的推移，其他恆星和氣體與黑洞結合，使它變得更大，直到它成為我們現在正在觀察的巨大黑洞。

2.有黑洞吸吮自己的例子嗎？這可能嗎？

黑洞不能吸收自己，但它們可以吸收其他黑洞(以及氣體、塵埃和恆星)。當一個黑洞吞噬另一個黑洞(或其他任何東西)時，它變得更大。這是產生質量比太陽大數百萬倍的超大質量黑洞的方法之一。這樣的黑洞通常在星系中心發現。此外，黑洞的合併將產生「引力波」，即空從黑洞向外擴散的波紋。這些引力波可以在地球上被觀察到(至少在原則上，足夠靈敏的測量它們才剛剛開始)。

我想知道物質被吸進黑洞後去了哪裡。另外，白洞材料是從哪裡來的？這些之間有什麼聯繫嗎？

任何在黑洞表面消失的物質都會使黑洞變大。在黑洞的表面，物質可能不斷地向黑洞中心下落。我們真的不知道當它到達中心時會發生什麼。幾年前，人們認為到達黑洞中心的物質可能會被拋出「白洞」並重新出現在宇宙的其他地方。目前，沒有強有力的證據證明白洞的存在。他們可能不存在。

有一個白色的洞嗎？

感謝你提出關於黑洞的有趣問題。正如你在問題中提到的，黑洞的引力如此之大，任何離它太近的東西都無法逃脫。「黑洞表面」是離黑洞最近的地方，仍然可以逃逸(但是當你接近黑洞表面時，逃逸變得更加困難)。如果你到達表面或穿過表面，你就無法逃脫——即使你以光速行進(這是可能的最高速度)。

因為沒有什麼能從黑洞表面逃脫，我們永遠看不到裡面發生了什麼——這是一種「宇宙審查」。如果你不幸掉進了一個非常大的黑洞，你可能很容易漂浮在黑洞的表面(儘管不可能返回)，然後你會發現自己正朝著中心「奇點」墜落。當你接近奇點時，強大的引力會像義大利麵條一樣把你拉過來，當你到達奇點時，你會被壓碎。不幸的是，我們所知的物理定律不適用於奇點(當所有東西都被擠壓成一個點時)。有許多正在進行的研究，試圖找到一種新的引力理論來解釋奇點發生了什麼。

然而，如果黑洞在旋轉，事情可能不會那麼糟糕。一種理論認為，一個旋轉的黑洞在其中心可能有一個愛因斯坦-羅森橋(有點像隧道)，從黑洞中心通向另一個宇宙的「白洞」中心因此，在一艘非常強大的宇宙飛船的幫助下，你也許能夠進入一個黑洞，然後從另一個宇宙的一個白洞中出來。「白洞」和黑洞是相反的，沒有「黑洞表面」，所以你可以看到中心奇點——我們可以看到一些我們的物理理論無法解釋的東西。如果它們確實存在，白洞應該很容易被發現，但它們從未被發現。大多數物理學家認為白洞不存在，落入黑洞的物體在奇點處被壓扁，使得黑洞變得更大。

5.我一直想知道的一個問題是，如果兩個黑洞或中子星靠得很近，會發生什麼。

如果兩個黑洞互相環繞(可能是因為它們的起源恆星互相環繞)，它們會逐漸螺旋靠近，直到合併。這個原因與廣義相對論有關。在廣義相對論中，我們把時間空想像成沒有任何質量的扁平橡膠。如果你增加一個質量，那麼時間空會扭曲，就像如果你增加一個保齡球，橡膠片會下垂。現在想像你有兩個保齡球在附近，互相環繞。它們會在床單上產生波紋帶走能量，而保齡球會逐漸靠近直到它們碰撞。類似地，兩個黑洞(或任何其他兩個質量)繞著彼此旋轉，會在時間空時產生波紋，這被稱為引力波。這些波紋帶走了能量，導致黑洞越來越近，直到它們撞擊。