黑洞是外層空間最迷人的現(xiàn)象之一，一度引起無限的遐想，科學(xué)家們一直在努力對黑洞進行研究，也獲得了不少黑洞知識?，F(xiàn)在天文學(xué)家發(fā)表了一篇新研究論文，記錄了一次罕見的可見黑洞碰撞，碰撞產(chǎn)生了一道閃光，使科學(xué)家能夠從地球上看到這一事件。

從《星際迷航》到《神秘博士》…無數(shù)科幻小說經(jīng)常將黑洞融入故事情節(jié)，這在很大程度上是因為仍然有太多我們對黑洞不知道的東西。

但是亞歷山大·維倫金絲毫沒有被這個龐大而復(fù)雜研究主題嚇倒，倫納德和簡·霍姆斯·伯恩斯坦教授在塔夫斯大學(xué)物理和天文學(xué)系從事進化科學(xué)研究，幾十年來他一直在研究理論宇宙學(xué)，包括暗能量、宇宙弦和多重宇宙，如果有人能幫助解開圍繞黑洞的一些謎團，那他應(yīng)該就是其中之一。為了更接近這些宇宙“巨人”的真面目，這里有三個關(guān)于黑洞的事實可能讓你頭暈?zāi)垦＃阒档脤W(xué)習(xí)和了解。

黑洞大得令人費解

黑洞通過它們的大小和質(zhì)量，或黑洞所擁有的物質(zhì)數(shù)量來衡量，一個中等大小的天體黑洞質(zhì)量可能比太陽大20倍。然而，黑洞內(nèi)部的引力是如此強大，以至于它將所有的質(zhì)量“凝聚”在一個直徑只有20英里的球體，與其他普通天體相比，非常不同。

黑洞質(zhì)量可以劃分為微型黑洞，中等質(zhì)量黑洞，大質(zhì)量黑洞，超大質(zhì)量黑洞等，其中超大質(zhì)量黑洞通常可能有10億倍太陽質(zhì)量。每個大型星系，包括銀河系，其中心都至少有一個超大質(zhì)量黑洞。就超大質(zhì)量黑洞而言，銀河系中心的黑洞相當小，只有幾百萬倍太陽質(zhì)量。有記錄最小的天體黑洞實際上很小，其質(zhì)量僅為太陽的四倍。

黑洞可以合并

彼此靠近的黑洞往往會漂移得更近，發(fā)生的情況是：這些黑洞在引力的作用下互相依附，并開始圍繞彼此旋轉(zhuǎn)。它們形成一個雙星系統(tǒng)，當它們旋轉(zhuǎn)時，它們將逐漸因引力輻射而失去能量。它們彼此將靠得越來越近，圍繞彼此旋轉(zhuǎn)的速度越來越快，最終雙星黑洞會合并，并釋放出引力波。到目前為止，還沒有觀測到超大質(zhì)量黑洞的碰撞，但天文學(xué)家已經(jīng)觀察到許多中小型黑洞的碰撞。

遺憾的是不能通過望遠鏡看到這樣壯觀的碰撞，無論望遠鏡有多高的分辨率，因為根本沒有光可以從黑洞事件視界內(nèi)逃逸出來。然而，使用非常靈敏，非常大的引力波探測器，科學(xué)家可以探測和測量黑洞發(fā)出的引力波。這些波就像時空中的漣漪，收集到的數(shù)據(jù)講述了數(shù)百萬光年或數(shù)十億光年外發(fā)生的事情。黑洞在其雙星系統(tǒng)中運行時發(fā)出的引力波通常太弱，無法被探測到。

但當黑洞即將合并時，以及當黑洞最終合并形成更大的黑洞時，就能探測到發(fā)出的引力波。引力輻射爆發(fā)持續(xù)的時間很短，但它們以某種模式出現(xiàn)，當天文學(xué)家看到這種模式時，就可以確定它是黑洞碰撞產(chǎn)生的，并計算出它們的質(zhì)量和距離有多遠。2019年9月美國國家航空航天局(NASA)宣布，天文學(xué)家在距離地球約10億光年的一個系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)了三個處于碰撞路線上的超大質(zhì)量黑洞。

黑洞有一條不歸路

黑洞有所謂的事件視界，把這個想象成黑洞的表面，任何東西都不能從表面下逃脫，包括光。那么，例如，當一艘宇宙飛船跨過視界時會發(fā)生什么呢？假設(shè)飛船在接近黑洞時向我們發(fā)送光脈沖，當飛船接近視界時，脈沖會變得越來越弱，它們之間的間隔也會變得越來越長。當宇宙飛船非常接近視界時，我們看到它就好像被凍結(jié)了一樣，我們永遠不會看到宇宙飛船真正進入視界之下，因為光線不能從那里逃逸。

那宇宙飛船里的旅行者呢？當宇宙飛船接近事件視界時，他們不會注意到任何特別的東西，他們?nèi)匀粫吹轿覀?。然而，一旦它們越過事件視界，這就是一個不可逆轉(zhuǎn)的點，已經(jīng)不能掉頭就走，只能向黑洞中心移動。引力將變得越來越強，由于引力將物體向一個方向拉伸，宇宙飛船將會變得面目全非。最終，這艘宇宙飛船將擊中中心點（實際上是已經(jīng)變成基本粒子的飛船了），也就是所謂的奇點。

從數(shù)學(xué)上講，奇點是引力變得無限強的地方，所以時空的曲率變得無限大，目前還不知道奇點到底發(fā)生了什么，但宇宙飛船和里面的一切都將在船達到奇點之前很久就被摧毀成基本粒子了。

博科園｜研究/來自：塔夫茨大學(xué)

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