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2019
04
18
5005

人掉進去會變成麵條?關於黑洞的8個秘密

日前人類終於拍下了黑洞的影像,但對於照片中的神祕身影,你對它了解多少呢?
   

image source:Pixabay/Gerd Altmann

文/四九

日前透過全球合作,利用「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope)觀測黑洞,首次成功讓人類得以看見神秘黑洞的真面目,但大家對黑洞的了解有多少呢?紐約時報曾對用生動的說法告訴民眾關於黑洞的一些小趣事:

1.黑洞是頭飢餓的野獸

它吞噬一切太近、太慢、太小的事物,成為它成長的「養分」。甚至連光都逃不出被吞噬的命運,然而沒有什麼比光的速度更快,所以一切都無法逃離黑洞。而在黑洞的邊緣有著「事件視界」(event horizon),這是一條時空的界線,視界內的任何事件無法對視界外產生影響。

2.遵循光明發現黑暗

由於黑洞會吞噬光,所以目前我們無法看見黑洞裡頭,然而黑洞會發出由量子波動引起的非常暗淡的光,即霍金輻射,但霍金輻射依舊是一種理論概述。我們能見到的頂多是類星體散發出來的光源,正要被吸入黑洞周圍事件視界的景象,從而隱約得知黑洞的存在。而我們這次所見到的黑洞,是透過全球各地的事件視界望遠鏡合作,收集電波測算出來的,實際上並不是肉眼可見的。早先曾有科學家為了觀測黑洞,將七座望遠鏡架設在六座山頂上,並同時用光盤指向天空。

image source:pixabay

3.掉入黑洞的死法

如果你是愛因斯坦(Albert Einstein)的信徒,根據廣義相對論,你會毫髮無傷地掉進事件視界,然後被拉成像麵條一樣(義大利麵效應,Spaghettification),隨後被塞入奇點(singularity),也就是黑洞無限密集的核心。


可能過程就像這樣

image source:維基

但物理學家-波爾欽斯基(Joseph Polchinski)與他的團隊反對這樣的說法,他們提出了火牆悖論(firewall paradox),聲稱事件視界附近有一道高能量的量子聚成的火牆,會摧毀一切通過的事物。而霍金(Stephen Hawking)則對這兩種理論都不表示反對。事實上,這個問題除非我們能切確地得知黑洞裡會發生什麼才能解決,而這可能會改變我們對於宇宙的認知。

4.會唱歌的黑洞

曾在2003年時,X射線天文學家法比安(Andrew Fabian)所率領的國際團隊發現了宇宙中最古老的聲音-黑洞之歌,這些聲音依舊在星系中迴盪,但這個聲音實在太低太深,人們的耳朵並無法察覺。

image source:知乎

聲音是一種波動,而人們的耳朵能感受到的震盪週期最長為二十分之一秒,而這道聲音的震盪週期則是-一千萬年。

5.黑洞會影響星系的大小

黑洞不只會在星系之中散播歌聲,銀河中的物質在黑洞周圍旋轉並升溫時所放射的X射線為類星體(quasar)提供能量,而超大質量的黑洞能為遙遠的星系阻擋氣體。

6.每個星系都有

雖然地球附近沒有黑洞,但科學家發現幾乎每個星系都有黑洞,約每一千顆恆星就有一顆可以成為黑洞,但慶幸的是,我們的太陽並不是那千分之一。

7.沒毛的黑洞

不論黑洞吃了什麼,都是一樣的。惠勒(John Archibald Wheeler)對此表示,黑洞只有質量、電荷、角動量這三個守恆量,並沒有其他信息。黑洞並不如立方體、錐體等有突起的型態,因此被稱為「無毛定理」(No Hair Theorem)。

8.黑洞何時死亡

黑洞並非是永恆的,隨著霍金輻射的外洩,最終黑洞將蒸發,然而這需要非常非常長的一段時間。

image source:pixabay/David Mark

透過這些介紹,有沒有覺得黑洞的神秘面紗正在被一點一點的揭開呢?人類已經成功獲得關於黑洞的影像,相信我們可以愈來愈了解黑洞,探索宇宙的奧秘。


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