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黑洞真的存在吗?如果存在,为什么没有把所有天体吞噬?

仰望星空看到的点点繁星,它们都是银河系内距离我们较近的恒星,也是宇宙中最基本的一类天体。太阳同样是一颗普通的恒星,再加上它周围的行星、矮行星、小行星以及彗星,行星周围的卫星,这些天体都是看得见摸得着,真实存在的。但宇宙中有一些天体,它们是比较神秘的,例如黑洞,在很长一段时间内科学家都认为黑洞并不存在,只是数学公式中的一个产物。

       什么是黑洞?

黑洞的性质就是只进不出,无论是能量还是信息,黑洞一直扮演着吞噬者,任何进了黑洞的物质都没有有机会再次出来。黑洞的存在是爱因斯坦广义相对论的一个预言,目前已经被证明真实存在。虽然黑洞看不见摸不着,但是它的存在产生的引力效应是存在的,例如黑洞的引力透镜效应、黑洞吞噬其它天体时会喷射出巨大的辐射流,到黑洞公转的天体,不可能凭空运动,它的中心点虽然看不见天体,但是科学家知道它就在那里。

从牛顿的万有引力出发可以理解黑洞这种天体的存在,现在人类发射航天器让它们飞出地球,那么就必须超过第二宇宙速度(11.2公里/秒),这样才能逃脱掉地球的引力作用,速度小了根本飞不出地球。

那么黑洞就是一种逃逸速度大于光速的天体,因此说光是无法从黑洞中传播出来被我们看到的。有朋友可能看到这里存在的问题,黑洞是天体,它的内部聚集着大量的物质也就是奇点,无限的致密。它的引力作用让所有物质无法逃出它的手掌心,毕竟有静止质量的物体是达不到光速的,这是爱因斯坦说的。

光具有波粒二象性,从粒子角度出发,光是有一份份的能量构成,也就是一个个光子,这些光子是没有静止质量的,那么是如何被黑洞所束缚?其实这可以从爱因斯坦的广义相对论出发来解释,引力在广义相对论里是时空弯曲的外在表现。质量会让时空发生弯曲,光虽然沿直线运动,但是在弯曲的时空光线也就是弯曲传播的。

要知道黑洞可是爱因斯坦广义相对论场方程的一个特解,也算是爱因斯坦的预言之一,包括引力波在内这些预言早都已经被证实真实存在,宇宙中存在黑洞也存在引力波。

       黑洞的种类

最常规的黑洞被认为是大质量恒星演化到生命后期形成的,经过超新星爆炸之后,大质量恒星会抛掉多余的物质,剩下的聚集在中心不断收缩,最终饭就变成了黑洞,这类黑洞也可以称之为恒星级别的。随着恒星内部核聚变的进行,最终演化变为白矮星、中子星和黑洞,这三种都是致密星。

科学家认为宇宙中的黑洞主要是这种办法形成的,除此之外科学家还预言过原初黑洞的存在,这类黑洞最可能形成于宇宙大爆炸之后,由于高速强力的挤压,让一些物质聚集形成小黑洞,这类黑洞质量都比较小,但目前并没有确定它们的存在。

第三种重量比较大,它们多存在于星系的中心位置,被认为是整个星系的凝聚力。例如银河系的的中心就有超大质量黑洞,它的质量是太阳的数百万倍。目前科学家对于超大质量黑洞的形成机制并没有确定的结论,但普遍认为和黑洞的吞噬能力有关,毕竟黑洞吞噬其它天体可以不断的壮大自己的质量与规模。

       为什么天体没有被吞噬?

黑洞吞噬天体过程科学家已经记录过,尤其黑洞吞噬它伴星的情况最为常见,要知道宇宙空间中双星系统以及三合星系统比较常见,像太阳这样的孤独恒星比价少见,如果双星系统中的一颗恒星演化成为黑洞,那么另外一颗恒星随着时间的流逝,它会一点点被黑洞所吞噬,最终两个天体合二为一。

但我们要理解的是,黑洞虽然各种性质比较特殊,但它的本质逃脱不掉就是一颗恒星,它吞噬宇宙中的其它天体首先需要的是距离,如果天各一方即是黑洞非常强大,它也没有办法吞噬远距离的天体。

至少从目前的趋势来看,宇宙中的黑洞会越积越多,虽然可能存在着霍金辐射,让黑洞拥有寿命,但那是非常漫长的事情,有一种宇宙学观点认为宇宙发展到最后可能全都是黑洞,而这些黑洞因为霍金辐射的蒸发,最终宇宙将进入大热寂状态,一切都归于死寂。

说在最后

黑洞的存在已经是毋庸置疑的事实,有着充足的理论基础,同时在宇宙中也通过侧面的办法验证过黑洞的存在。虽然黑洞很强大可以吞噬一切,但前提是必须距离它足够近,要知道黑洞也是一颗天体只不过比较特殊罢了!

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。