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那些被黑洞吞噬的物质,最后都去哪里了?

黑洞是宇宙中很普遍的天体,在我们银河系中,大概含有一亿个黑洞,只是大部分的黑洞比较安静,周围也没有其它天体,所以暂时没有被大量观测到。黑洞是1915年爱因斯坦提出的广义相对论中衍生出来的,1916年,史瓦西根据广义相对论在引力场球对称假设下,得到了一个解,这个解包括了一个奇点一个视界,凡是落入此视界中的物质,都会被吸入到奇点中。史瓦西就是这样通过解数学公式,发现了宇宙中奇怪的一点,这正是数学的魅力所在。

黑洞的诞生,黑洞是恒星演化的末期产物,恒星末期会演化成白矮星、中子星、黑洞这三种,低于8倍太阳质量的恒星将演化为白矮星,高于25倍太阳质量的恒星将演化为黑洞,介于此中间的演化为中子星。天体致密大小:黑洞>中子星>白矮星。其实,对于黑洞来说,不能按照平均密度算,因为黑洞的质量集中在奇点处,视界以内奇点以外的广阔空间,密度很低。黑洞的名字是约翰惠勒在1968年正式提出的。

天体产生的引力有大有小,黑洞是引力最为极端的体现,就算是光线落入视界中也逃不出来,既然如此,那黑洞岂不是“只进不出”的吝啬鬼了?毕竟目前来看,还没有哪种物质能够超越光速的。黑洞吞入这么多物质,物质都去哪里了?再也不会出来了吗?

凡是被黑洞引力拖拽进入视界中的物质,物质的终点是奇点,即便吸入的是一颗恒星,也将浓缩进奇点,至于奇点的密度到底有多大,物理学还无法给出解释。奇点的出现,最早还是来自于史瓦西计算的公式,虽然是数学解但是具有物理意义,在求解过程中,r=0时,无法通过坐标变换来消除,这个结果如果只在数学中,没有多大的意义,但是联系到广义相对论,这对应的是时空曲率的奇点,在物理学中具有奇异的性质,它能够塞的下无限的物质,因此也具有无限的密度,导致光速也无法逃离,吸收一切。

黑洞吞进的物质还会被吐出来吗?一说会通过霍金辐射向外界蒸发质量,另一说物质经白洞吐出去。霍金辐射是1974年由霍金提出来的,他结合量子理论,认为黑洞会进行热辐射,这种热辐射的存在使得黑洞会损失自身质量,如果在相当长的一段时间中,黑洞没能再“进食”,黑洞的质量继续降低直至消失。而另一说“白洞”,白洞是一种比黑洞更离奇的概念,现在“白洞”仍然是一种概念,没有被证实,它与“黑洞”一样,都是根据广义相对论推导出来的可能在宇宙中存在的特殊天体,其性质与黑洞相同,都是宇宙中的强引力源,只是黑洞是“吃”物质,白洞是“吐”物质,一“吃”一“吐”相辅相成。有人认为,白洞是黑洞蒸发到末期的产物,黑洞随着质量不断减小,其蒸发速度会越来越快,到了末期会变成剧烈的爆发,这不正像是白洞的特征吗。

2020年,三位研究黑洞的科学家获得了诺贝尔奖,黑洞正逐渐走进公众的视野被人熟知,黑洞作为宇宙中的致密天体,有着极其特殊的性质,它的身上有众多的谜题等待人们的揭开。