什么是黑洞（关于黑洞，你想知道的十件事都在这了）

导读：黑洞是宇宙中一个密度极大的物体，没有光可以从中逃脱。虽然黑洞神秘而独特，它们同时也是重力发挥作用的关键：当大量物质被压缩进一个足够小的空间中时，产生的物体会撕裂空

　　黑洞是宇宙中一个密度极大的物体，没有光可以从中逃脱。虽然黑洞神秘而独特，它们同时也是重力发挥作用的关键：当大量物质被压缩进一个足够小的空间中时，产生的物体会撕裂空间与时间的结构，产生所谓的奇点。黑洞的重力是如此之强以至于它能够吸入周边的物质，然后“吃掉它”

　　NASA对于有关黑洞安全问题的指南。

　　想要拜访一下黑洞？我们并不推荐这麽做。目前来讲，找出这些有关重力的谜团的答案是更好的研究对象。

　　这里有十件有关黑洞的事可能是你想知道的：

　　NGC1068星系在合成图像中以可见光和x射线的形式展现出来。高能量的X射线（品红色）覆盖在来自NASA的哈勃太空望远镜和索隆的数字天空测量所显示的可见光图像上，被NASA的核光谱望远镜阵列（别称NUSTAR）捕捉到。这些x射线来自一个活跃的超大黑洞，它被称作类星体，位于它所在星系的中心。这个超大黑洞因为它相对于我们的星系较近而被广泛地研究。图片致谢：NASA/加州理工学院喷气推进实验室/

　　1.如果黑洞会困住光线且实际上不可见，我们该如何了解它？

　　没有任何光线，包括x光，能够逃出黑洞的活动视界，在那个领域内的东西没有能够回来的。NASA用来研究黑洞的望远镜正在观察黑洞周围的环境，那里有非常靠近活动视界的物质。在那里，当物质被拉向黑洞时，被加热到几千度，因而它发散出灿烂的的x射线。黑洞极大的重力同样会扭曲空间本身，所以见到不可见的重力施加于行星和其他物体上是有可能的。

　　在2015年，研究人员发现一个名叫CID-947的黑洞，它的生长速度比它所在的星系的生长速度还要快。这个在它所在的星系的中心的黑洞的质量是地球的七倍，这使它成为目前我们发现的最大黑洞。但是，它所在的星系的重量却被认为很普通。因为光需要穿梭很长一段距离，科学家正在宇宙小于二十亿岁的时段观察这个黑洞。这个年龄只有宇宙本身年龄的14%（大爆炸后宇宙已经度过了140亿个春秋了）图片致谢：M·海尔芬贝因，耶鲁大学/OPAC

　　2.需要多长时间才能创造出一个黑洞？

　　一个和恒星质量等同，且比太阳质量多十倍的黑洞，可以在巨大行星爆炸的一瞬间形成。那些相对较小的黑洞同样可以在两个密集的恒星遗迹，即两个中子恒星中，合并而出现。一个中子恒星同样可以和黑洞合并来制造更大的黑洞，两个黑洞相撞时也一样。这种合并同样会快速制造黑洞，且在时空中制造一种被称作重力波的波浪。

　　更不可思议的是，这个巨大的黑洞在星系中心找到的----这个“超级无敌大”黑洞比太阳重千百万倍。至少需要10亿年时间才能达到一个很大的体积，但总体上说我们不知道要花多久才会形成这样的黑洞。

　　看这里，科学家用视界望远镜观察，获得了在星系M87中心的黑洞的第一张照。这张图片展现了一个像光圈一样的圆环。这是因为黑洞周边聚集的密度比太阳大65亿倍。图片致谢；活动视界望远镜

　　3.科学家如何计算超大黑洞的质量？

　　这项研究包括观测行星在星系中心的运动轨迹。这些轨迹表示一个巨大的黑色物体的质量可以通过行星的速度计算。掉入黑洞中的物体增加了黑洞的质量。它的质量却并未从宇宙中消失。

　　这个动画描述了黑洞周边的活动。当物质经过黑洞的活动视界时是不可见的，而在这个阈值之外旋转的物质被加速到数百万，并受到X射线辐射。

　　图片致谢：CXC/A·霍巴特

　　4．黑洞可能会“吃掉”一整个星系吗

　　不会的，黑洞没有任何可能会吃掉一整个星系。星系中央的超大质量黑洞的引力范围很大，但还不足与吞噬整个星系。

　　这副图显示了一颗恒星在被超大质量黑洞吞噬的过程中所产生的发光物质流。黑洞被一圈由灰尘构成的光环所环绕。当一颗星划过,且近得足以被黑洞吞下,构成行星的物质在被拉入黑洞时被拉伸和压缩，释放出极其巨大的能量。图片致谢：NASA/JPL-CALTECH

　　5.当你掉入黑洞时会发生什么？

　　感觉肯定不会好！但我们从阿尔伯特爱因斯坦的相对论中得知了黑洞的内部结构。

　　对于黑洞来说，近距离的观测者只能见到活动视界外的区域，但掉入黑洞的个人观测者可能会感受到一种截然不同的“真实”。同时，黑洞巨大的重力会水平压缩你又同时垂直拉伸你，就像一根面条。这就是为什么科学家将这种现象叫做“意大利面化”（真的）

　　幸运的是，，这件事还没发生在任何人身上过——黑洞过于遥远，以至于它无法吸入来自我们太阳系的任何物质。但科学家曾观测到黑洞将恒星撕裂，这个过程释放了极其巨大的能量。

　　NASA的钱德拉X射线天文台探测到破纪录的风速，它来自于黑洞周围的圆盘状物体。这个艺术家的印象展示了来自左边黑洞的强大重力正在吸入陪伴在右侧的行星的气体。这些气体形成了黑洞周围一圈圆盘状的炽热气体，而从圆盘上产生的风速是20千MPH，或是光速的百分之三。图片致谢：NASA/CXC/M.WEISS|

　　6.如果太阳变成了黑洞该怎么办？

　　不会的，因为太阳离爆炸的大小远远不够所以永远不会变成黑洞。事实上，太阳会变成被称作白矮星的一种密集的行星遗迹。

　　但理论上说，也许，太阳会一下子变成一个和它现有质量相当的黑洞，这不会影响到行星的轨迹，因为它在太阳系的重力的影响不会改变。所以，地球将会继续绕着太阳转而不被吸入——但是缺乏日光照射对地球的生命体来说将是致命的。

　　我们星系的中心地带，即银河，包括一系列迥异的收集品，包括叫做人马座A※的超大黑洞，它比地球的质量大4百万倍，周边灰尘云的温度达到上千度，中子星和白矮星将来自伴星。人马座A※周边的地带，显示在这张用来自南非的猫鼬望远镜的钱德拉的数据和无线电数据合成图像中，最终将会变成“平方公里阵列”的一部分。图片致谢；X射线：NASA/CXC/UMASS/D.WANG ET AL. 无线电波：SARAO/猫鼬

　　7.黑洞对地球有任何影响吗？

　　当一颗巨大的恒星爆炸时，和行星质量相当的黑洞被留下来了。这些爆炸导致了如碳，氮，氧气等等这些对于宇宙中生命来讲至关重要的元素产生。两颗中子星或两个黑洞之间的合并，或一个中子星和一个黑洞的合并，相似地在四处散播了大量元素，这些元素在未来可能会成为新行星的一部分。行星爆炸的冲击波也许还会引发新恒星的形成和新的太阳系的形成。所以，某些程度上来说，我们要将地球的存在归功于很久以前制造黑洞而产生的爆炸和冲撞事件。

　　大规模来说，大部分星系似乎都有一个超大黑洞在它们的中心。这些超大黑洞的形成和星系形成之间的联系仍然还未被理解。可能黑洞在我们的银河系的形成中扮演过重要地位。但这个先有鸡还是先有蛋的问题——即黑洞和银河系哪个先有的问题——是我们宇宙中最大的谜团之一。

　　这个艺术家的概念展示了我们所发现的最遥远，也是最大的行星。它近似于大爆炸后6.9亿的类星体的一部分。图片致谢：罗宾·戴耐尔/卡耐基科学研究所

　　8.我们目前为止见到的最远的黑洞是哪一个？

　　我们目前为止探测到的最远的黑洞位于离地球131亿光年的星系中（目前宇宙本身的年龄被估测为138亿年，所以这意味着这个黑洞在大爆炸6.9亿年后就存在了）

　　当大量的气体被过快倾入黑洞，以至于能量输出比星系本身大几千倍时，这个超大黑洞就是科学家们所称呼的“类星体”。

　　它们极致的亮光，是科学家能在如此远的距离探测到他们的原因。

　　9.如果没有东西能逃出黑洞，那整个宇宙最终会不会被吞噬？

　　宇宙很大。特别是，某个黑洞具有极其强烈的重力影响的地区，相对于银河系来讲实在不大。这个黑洞可能已经“吃掉了大部分或所有的在附近形成的恒星，且遥远的恒星大部分是安全而不会被拉入的。既然这个黑洞已经比太阳重几百万倍了，它多吞噬几个像太阳一样的恒星也只会增加自身一点点重量。地球不会有被吸入的危险。（地球距离银河系的黑洞有26000光年）

　　未来星系相撞将导致黑洞的体积增大，就如同两个黑洞融合了一样。但因为宇宙很大而且在不断膨胀，相撞不会无限地发生，所以任何种类的黑洞相撞的现象很难发生。

　　在这幅描述黑洞和它周围的圆环的图像中，螺旋旋转的气体在黑洞外部堆积起来，创造了“拥堵”的现象。

　　10.黑洞可能会变小吗？

　　会的。现代物理学家史蒂芬霍金认为，当黑洞通过吃下物质而变大时，它们同时因失去了很小一部分能量而缓慢收缩，这部分能量叫做“霍金辐射”

　　霍金辐射的发生是因为空洞的宇宙，或虚空，并非真正是空的。它实际上是粒子持续出现又消失的海洋。霍金表示如果一对这样的粒子在黑洞附近被创造出来，那有可能它们其中之一会在被毁灭之前吸入黑洞。在这样的情况下，它的伙伴会逃入宇宙中。它逃入宇宙的能量来源于黑洞，因而在这个过程中，黑洞缓慢地丧失了物质和能量。

　　最终，理论上，黑洞会因霍金辐射而蒸发。但对大部分我们所知的黑洞来说，这要花比宇宙整个岁数还要大的时间来完全蒸发。黑洞，甚至是只比地球质量大几倍的黑洞，也会存在很久，很久！

　　伊丽莎白·兰道尔

　　参考资料

　　1.Wikipedia百科全书

　　2.天文学名词

　　translate: 栉海

　　author: nasa

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