假如我們掉到「黑洞」里去會發生什麼?

黑洞是宇宙間最令人困惑的天體。它的密度驚人之高,引力如此之強,以致於宇宙中的一切,甚至包括光線,都無法逃脫。無論有多少種新奇理論,這一點是被普遍接受的。

人類在宇宙中已經辨識出了許多黑洞,既有恆星級黑洞,也有超大質量黑洞。恆星級黑洞多位於我們銀河系內,超大質量黑洞多位於星系中心。超大質量黑洞的質量可以達到太陽的幾百萬甚至幾十億倍。

在銀河系中心,有許多恆星圍繞著一個質量為太陽四百萬倍的不發光質心運行。這個質心名為「人馬座A*」,通過對圍繞著它運行的恆星進行測量,我們可以確定它是一個無可爭辯的黑洞候選者。

眾所周知,宇宙是由 4.9%的「正常」物質(構成恆星、行星、氣體和塵埃的物質)或「重子」、26.8%的神秘且不可見的暗物質和68.3% 的更為神秘的「暗能量」組成。

美國國家航空航天局(NASA)在近日發布的一份報告顯示,通過對宇宙微波輻射的觀測,諸如宇宙背景探測器(COBE 衛星)、威爾金森微波各向異性探測器和普朗克望遠鏡等現代衛星觀測系統逐漸增進了人類對宇宙構成的了解。

據最新的測量結果表明,宇宙由 4.9% 的「正常」物質(構成恆星、行星、氣體和塵埃的物質)或「重子」、26.8% 的神秘且不可見的暗物質和 68.3% 的更為神秘的「暗能量」組成。

NASA的博士和他的團隊認為,根據地面觀測站繪製出的星系圖,大體積的暗物質分布在組成「宇宙網」的細線上。他們使用了 Illustris 項目的數據對這些細線和內部星系的質量和體積進行了測量。

他們的研究表明:「當我們靠近黑洞的視界,就會發生許多違反直覺的事,而一旦跨越視界,事情會變得更糟。不管是什麼類型的黑洞,也不管飛船有多棒,一旦衝過那道看不見的屏障,就再也出不去了!」

據其中的一位博士介紹,Illustris 項目是模擬出一塊棱長為 3.5 億光年空間立方體,以此對星系的演變和形成進行模擬。模擬的起始時間設定在宇宙形成後 1200 萬年,這僅僅是宇宙目前年齡的極小一部分。隨後,模擬對重力和物質流動對宇宙結構的影響進行追蹤,並且考慮到了正常物質和暗物質的重力作用。

該博士稱,此次模擬表明,星系中心的黑洞協助了物質向空虛空間的輸送。他們的下一步任務是對模擬進行完善,從而對原始的發現進行確認。Illustris 正在進行的新模擬將在幾個月後得出結果,這一結果能夠確認研究人員對黑洞輸出的認識是否正確。

此外,NASA還指出,一個質量相當於地球的黑洞視界半徑非常小,只有大約一厘米;如果黑洞的質量相當於太陽,那麼這個半徑大約接近三公里。銀河系中心超大質量黑洞的體積相當於一顆參宿四那樣的紅巨星。如果把它放在太陽的位置上,那麼其邊界可能會超越許多行星的軌道!

他們還普遍認為,宇宙中遍布著看不見的物質,宏觀而言,星系和其它天體集中於巨大空虛邊緣伸展的細線上。

奧地利、德國和美國的一個天文學家小組在做出大量研究後,認為黑洞包含了宇 20% 的物質,而星系僅由宇宙 500 分之一的物質構成。有星系存在的宇宙總質量的 50% 構成了我們可見的 0.2% 的宇宙空間,44% 的總質量構成了宇宙線條,而剩餘6% 的質量構成了 80 的宇宙空間。

此外,他們還發現,20%的正常物質可能被輸送到了空虛中,罪魁禍首當屬星系中心的超級黑洞。一些物質墜入黑洞形成能量,卻被輸送到周圍的氣體中。這一發現也能夠對消失的重子進行解釋。

NASA的科學家們指出,如果黑洞視界的大小相當於滿月,那麼它實際上看起來會比滿月大四倍!這是因為隨著我們離黑洞越來越近,時空的彎曲程度會越來越高,周圍的星光會被嚴重扭曲,偏離黑洞邊緣所在的區域。

當我們離黑洞只有幾個史瓦西半徑時,它會變得相當巨大,幾乎能阻擋飛船前方的所有光線。而普通天體在這個距離上看起來可能只相當於我們向前伸長手臂後的拳頭。

離黑洞越來越近後,飛船前方將會逐漸陷入一片黑暗,即便是後方,也將開始被黑暗籠罩。這同樣也是光線在極度彎曲的時空影響下產生的結果,就好像點電荷靠近導體球殼時所形成的電場場線一樣。

「更可怕的是,假如我們掉入的是一個質量為太陽四百萬倍的超大質量黑洞,那麼雖然在外界的參考系內,黑洞的直徑大約有一光時——但是我們抵達奇點的時間卻只需20秒,」NASA在報告中稱。


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