黑洞吞进去的恒星和光都去哪里了?

虽然人类已经直接捕捉到黑洞,但我们目前对这种极端天体的了解仍然很有限。因为黑洞被事件视界所覆盖,阻挡了我们对黑洞的观测,尤其是让我们无法观测到黑洞的内部。

如果黑洞能够吞噬一切,包括恒星和光,那么,这些物质最终会去往何方呢?

黑洞会产生极端的引力作用,它们会摧毁附近的东西,并将之拉入有去无回的“深渊”。如果有一颗恒星足够靠近一个黑洞,恒星不会直接掉进黑洞之中。而是由于黑洞对恒星不同部位施加的引力作用相差很大,这就会产生强大的潮汐力,从而把恒星撕成碎片。这些碎片会环绕黑洞旋转,形成一个吸积盘。

虽然黑洞本身是完全不发光也不反光,但在黑洞引力的作用下,吸积盘中的物质会螺旋靠近黑洞。由于物质之间的剧烈摩擦效应,导致吸积盘中会发出大量的可见光、无线电波、X射线和伽马射线,所以环绕黑洞的吸积盘是可以被观测到的,这也是M87星系中心黑洞能够被看到的原因。

据估计,黑洞吸积盘中的质能转换效率非常高,最高可达42%,这要远高于核聚变反应,仅次于正反物质的湮灭反应。因此,如果黑洞吞噬大量物质,将会产生非常明亮的吸积盘。

对于那些质量极高的超大质量黑洞,它们的吸积盘极其明亮,使其远在上百亿光年外还能被观测到,这就是普遍存在于早期宇宙中的类星体。例如,J2157-3602是一个远在125亿光年之外的类星体,它的亮度超过银河系整体亮度2万倍,将近太阳亮度的700万亿倍。

随着时间的推移,吸积盘中的物质会逐渐螺旋接近黑洞的视界,并且最终穿过视界进入黑洞的内部。黑洞并没有实体,因为组成它们的物质都被无限压缩到一个无限小的奇点中。我们目前无法了解黑洞中心的奇点究竟有什么性质,因为目前最好的引力理论——广义相对论到那里也会完全失效。

从黑洞的表面到中心的奇点,黑洞内部是被极度弯曲的空间,弯曲程度达到光也逃脱不掉的地步。正因如此,黑洞本身“黑到”看不见。

一旦进入黑洞中,无论是物质还是光,它们的最终目的地只有一个,那就是掉入奇点之中。黑洞吞噬越多的物质和能量,它的质量就会相应变高,导致黑洞的视界范围变得越广。