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科普·《乔治的宇宙·秘密钥匙》

黑洞是什么?

来源: 北京晚报     2019年09月11日        版次: 37     作者:

    ▌露西·霍金 史蒂芬·霍金

    黑洞是一个区域,在那里引力是如此强大,任何要逃逸的光线都会被拉拽回去。由于没有任何东西能比光行进得更快,所以任何其他东西也会被拉拽回去。于是,你能落到黑洞中去,而永远不能逃出来。黑洞总是被认为是一个终极的监牢,从那里不可能逃逸。落进黑洞犹如从尼亚加拉瀑布坠下:无法回到你来时的同一条路。

    黑洞的边缘称做“视界”,就如瀑布的边缘。如果你在边缘的上游,又以足够快的速度滑行,你就可以逃开,但一旦你越过这个边缘,就肯定完了。

    随着更多的东西落进黑洞,它变得更大,而且视界更往外移动,犹如你喂猪一样,你喂得越多,它就长得越大。

    黑洞形成的一个方法是,当燃尽了燃料的恒星像巨大的氢弹那样爆发,这种爆发称为超新星。在一个巨大的膨胀的气体壳中,爆发会把恒星的外层推出去,而把中心区域向内部压挤。如果该恒星比我们太阳尺度的几倍还大,一个黑洞就形成了。

    更大得多的黑洞是在星系团或者星系的中心形成的。

    这些区域包含黑洞和中子星以及通常的恒星。黑洞和其他物体之间的碰撞会产生一个成长的黑洞,它会吞噬一切靠它太近的任何物体。在我们自己的星系即银河系的中心,存在几百万倍太阳质量的黑洞。

    中子星当质量比太阳大得多的恒星耗尽燃料,它们通常在一次称为超新星的巨大爆炸中,将外层排斥出去。

    这样的爆发如此强大而辉煌,亿万颗恒星放在一起的光和它相比仍然显得黯淡失色。但是有时在这样的一次爆发中,并没有把一切都排斥出去。恒星的核有时能作为一个球留存下来。在超新星爆发后,其残余物非常热。有些残余物的质量非常大,在引力的影响下,它们向自己坍缩直至只有几十英里大小。为了发生这种情形,这些残余物的质量必须在1.4和2.1倍太阳的质量之间。

    这些球的内部压力非常大,使得内部变为液态,厚度大约为1英里(1.6千米)的固体外壳将它包住。这种液体是由中子构成的,中子通常待在原子核的内部,所以这些球被称为中子星。用现代望远镜已经观测到许多中子星。

    由于恒星的核是由在它内部熔炼的最重元素(比如铁)组成,尽管白矮星可以相当小(约地球大小),它们却极重(约为太阳的质量)。比1.4倍太阳质量轻的恒星残余成为白矮星,比2.1倍太阳质量更重的残余永远不会停止向自身的坍缩并成为黑洞。

    中子星诸如太阳之类的恒星不会产生超新星爆发,但会成为红巨星。红巨星残余的质量不足以大到能使它们在自身引力下收缩。这些残余被称为白矮星。白矮星在几十亿年的时间里冷却下来,直至它们不再发热为止。           (31)