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黑洞的一生

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  圖片來源:NASA

  浩瀚無垠的宇宙中,居住著許多天體,有熱情似火的太陽,有充滿生機的地球,有調皮搗蛋的彗星,但是,也有天體扮演了“邪惡”的角色,那就是黑洞。黑洞的胃口非常大,可以吞噬一切,甚至連光都不放過。所以,當有的小星星不聽話時,它的媽媽就會告訴它:“如果你還這么調皮,我就把你送給黑洞!”

  黑洞,可以稱得上宇宙中最奇怪的天體了,看起來,它是個黑咕隆咚的球,但這并不是所謂的黑洞,而是事件視界,也就是它的邊界。如果不小心掉進了黑洞,除非你跑得比光快,不然就逃脫不了黑洞的事件視界。但是,光已經是宇宙中的速度冠軍了,把光都吸進去的黑洞,只能是黑色的了。

  黑洞,是怎么誕生的呢?在恒星的內部,存在著兩種力量——引力與輻射壓,它們以一種奇妙的方式維持著恒星的平衡,太陽就是如此。但是,有些恒星的質量非常大,比太陽還大好幾倍。有一天,這種平衡被打破了,大恒星中的引力打敗了輻射,于是,連同著它們的家園,恒星內部發生了爆炸。當大恒星燃燒殆盡后,會剩下一個核,這個核可能會形成一顆中子星。但是,如果最初的大恒星再大一些,這個核就會變成黑洞。

  由恒星變成的黑洞,叫做恒星黑洞,這也是最常見的黑洞類型。目前已知最大的恒星黑洞的質量是太陽的15倍左右。當然,宇宙中還有更大的黑洞,叫超大質量黑洞,然而“超大”也無法形容出它的大,其質量介于100萬倍至100億倍太陽質量之間。

  那么,黑洞里面到底是什么?是一個密度無限大的點(奇點)。像宇宙中其他未解之謎一樣,這個點到底是什么,我們也沒完全弄清。然而,那些數值巨大的質量,全部都在這個點上,在它周圍一定范圍內的所有東西,都無法逃脫它的引力,這個范圍是一個球面,也就是事件視界。有人將黑洞比喻成瀑布,當你從水流上游游向一座瀑布,水流會越來越快,有一個位置,這里的水流與你游泳的最快速度相等,一旦越過了這個地方,你就會被瀑布帶走,再也回不來了。而在黑洞中,這個地方就是事件視界。

  黑洞誕生于大質量恒星的爆炸,那它的結局又會是怎樣的呢?黑洞不會永遠存在,從外界看來,黑洞在慢慢蒸發。黑洞越小,蒸發速度越快,直到完全蒸發。

  那么,地球會不會也有一天被吸進黑洞呢?我們知道,地球會繞著一顆恒星轉,那就是太陽,如果太陽被一個黑洞所取代,地球還是會保持它的軌道,圍繞黑洞旋轉。不過,沒有了太陽的光和熱,地球上的生命就不可能存在了。另外,雖然太空中有超過十億個黑洞,但值得慶幸的是,它們都不是地球的鄰居,即使是最近的黑洞,也距離我們約3000光年左右呢。

  參考資料:

  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9C%8D%E9%87%91%E8%BC%BB%E5%B0%84

  https://zh.wikipedia.org/zh/%E9%BB%91%E6%B4%9E

  作者:董依明

  審稿:于穎卓,中科院地理科學與資源研究所博士