被黑洞吞噬的物体不会无缘无故消失,到底去哪里了?
关于黑洞的探索,始于爱因斯坦的广义相对论,这是一个神秘且令人着迷的天体。2019年4月,科学家们通过事件视界望远镜,终于捕捉到了黑洞的视觉证据,确认了其存在。
黑洞以其巨大的引力著称,甚至光线都无法逃脱它的引力束缚。围绕黑洞的问题之一便是,那些被其吸入的星球究竟何去何从?
在黑洞的事件视界边缘,似乎空无一物。黑洞似乎有着无尽的胃口,永无止尽地将捕获之物吸入。
黑洞为何拥有如此强大的吞噬能力?牛顿的万有引力定律揭示了质量与引力间的联系,也就是说,质量越大,引力也越大。
众所周知,黑洞的质量极为庞大,因此其引力也是无比巨大。科学家研究发现,天体的质量决定了其逃逸速度的大小,质量越大,所需速度也越大。因此,黑洞所需的速度远超第二宇宙速度,甚至超越了光速。这导致任何低于或等于光速的物体都无法逃脱黑洞的吸引,被吸入其中。
爱因斯坦的狭义相对论提出“光速不变原理”,表明任何物质、信息、能量都无法超越光速。据此,我们可以理解为所有已知物质都会被黑洞吸入。但牛顿的万有引力定律在强引力场中并不适用,这时需要爱因斯坦的广义相对论来解释。
爱因斯坦认为,引力的本质在于时空的弯曲,而行星之所以围绕恒星运动,是因为恒星的质量使得周围的时空发生弯曲,行星则沿着弯曲的时空路径运动。
惠勒曾表述,时空决定了物质如何运动,物质反过来影响时空如何弯曲。如果太阳能使时空弯曲,那么黑洞也同样可以,唯一的区别在于黑洞对时空的弯曲程度远超太阳,以至于其周围的物质,即便是光线,都无法逃脱其强大的引力,最终被吸入黑洞之中。
因此,至少在目前我们所知的物质世界中,没有任何物质能够逃脱黑洞的引力。
黑洞的引力之强,足以使周围的恒星遭受不可避免的吞噬命运。然而,科学家们对于黑洞的吞噬机制一直持研究态度。
黑洞是如何吞噬周围物质的?集中于黑洞极小体积内的巨大质量导致其塌陷成奇点,形成一个使得任何物质都无法逃脱的强大引力场。一旦物质过于接近黑洞,便会被其力量撕裂。
黑洞通常由大质量恒星坍缩爆炸后形成,任何位于黑洞事件视界内的物质,即使以极限速度移动,也无法逃脱被吸入的命运。一旦形成黑洞,事件视界内的一切最终都将收缩为一个奇点。
对于黑洞外的物体而言,黑洞巨大的质量产生强烈的潮汐力。物体越接近黑洞,所受的潮汐力就越强,最终这种力量会撕裂物体,部分碎片经受阻力后进入吸积盘,最终落入黑洞本身。
以我们18亿光年外的一场“黑洞进食”事件为例,该事件最早于2005年开始被观测。此次观测让我们目睹了“潮汐瓦解”过程,完整的恒星被撕裂为碎块,逐渐被黑洞吸入。
黑洞本身不发光也不反射光线,但它的超强引力可将撕裂出的恒星物质压缩、加热,释放出耀眼光芒,形成类星体。这类星体的光芒短暂而强烈,随着时间推移,X射线亮度逐渐减弱,最终光芒消失。
通常情况下,任何物体吸收其他物质后体积会增大,如人吃食物后肚子会膨胀。但对于黑洞来说,吸收物质似乎并未改变其体积,那么那些被黑洞吸入的物质究竟去了哪里?
目前的科技水平仅允许我们观察到黑洞吞噬天体的过程,但对于物质的去向,我们知之甚少。科学界对于这一问题有两种主要猜测:一是黑洞将吸收的粒子转化为热辐射散发出去;另一种猜测是,黑洞通过所谓的白洞理论,将能量散发到其他宇宙或空间。
总的来说,黑洞以其特殊的天体属性,将物质吸入并粉碎。虽然被称为黑洞,但它并非真正意义上的“洞”,因为并无证据表明它会“消失”。大胆推测,黑洞可能将所吸收的能量转化为热辐射,释放到宇宙之中。至于白洞理论,目前尚缺乏足够的科学依据,仅是人们对时空奥秘的一种猜想。