如果一个黑洞遇到了另一个黑洞,它们之间会发生什么呢?

1915年物理学家爱因斯坦发表《广义相对论》,这意味着称雄了数个世纪但已不再普适的牛顿万有引力定律终于迎来了继任者

△卡尔.史瓦西

在广义相对论发表的同一年,和爱因斯坦一样同为德国人的天文学家卡尔.史瓦西在一战前线算出了广义相对论引力场方程的第一个严格解,“史瓦西解”表明如果宇宙中任何一个天体的半径小于史瓦西半径,那么该天体就会开始坍塌,它所在的时空区域将成为一个连光都无法逃逸的引力深井。

可惜的是卡尔.史瓦西在战场上不幸患上了一种皮肤疾病,在军方将其遣送回家两个月后史瓦西病发身亡,年仅42岁。

1969年美国理论物理学家约翰.惠勒将大质量恒星晚年坍塌成的引力深井第一次命名为了“黑洞”,1974年英国物理学家史蒂芬.霍金提出了黑洞蒸发的概念,但由于任何一个天然黑洞都需要数万亿年才可能完全蒸发殆尽,所以目前黑洞寿命仍可以说是无限的。

大型强子对撞机

欧洲大型强子对撞机(LHC)在2008年初次启动测试前曾有人担心这种前所未有的高能实验会在粒子撞击的瞬间产生微型黑洞进而“毁灭地球”,但相关物理学家论证后认为对撞机的功率尚不足以产生黑洞,而且就算产生了微型黑洞也会在管道内部的“高度真空”中因为霍金辐射而瞬间蒸发殆尽。

在卡尔.史瓦西从数学角度肯定黑洞的存在后,黑洞物理逐渐变得热门起来

恒星坍塌成黑洞

钱德拉塞卡极限(1.4倍太阳质量)和奥本海默极限(3.2倍太阳质量)的出现为人类指明了不同质量恒星的不同命运。

现代物理学认为大质量恒星在生命末期时如果核心区域质量超过了太阳的2.44倍,那么核心区域的引力就会强大到压碎原子核与中子以及夸克,由于夸克之后再没有物质可以抵御如此强度的引力,所以该恒星核心区域最后就会变成一个连每秒三十万公里的光都无法逃逸的黑洞,其实严格来说光并不是“无法逃逸”,而是因为黑洞扭曲了时空从而让测地线闭合了。

近距离黑洞

太阳系起源于46亿年前的星云坍塌,但宇宙中除了太阳这种恒星系外还有着“双恒星系统”甚至是“三恒星系统”(不过目前并没有发现以三体状态运动的三星系统),宇宙多恒星系统中的恒星一般围绕共同质心进行公转。

如果双星系统内的两颗恒星都是大质量恒星的话,若干亿年后两颗大质量恒星就会在引力作用下坍塌成两颗黑洞,而后两颗黑洞会互相围绕彼此公转并缩短距离。

中双子星引力波

由于黑洞本身属于“极端扭曲时空”的天体,所以两颗黑洞旋进过程中会剧烈扰动周围时空产生强烈的引力波信号,这和双中子星碰撞过程中产生的引力波引没什么不同。

2015年9月14日LIGO观测站侦测到了第一个由两颗黑洞相撞引发的引力波信号,后来的数据分析表明两颗黑洞的质量分别为29.8倍和35.4倍太阳质量,它们最终合并成了一个位于14亿光年外,62.2倍太阳质量的“新黑洞”。

双黑洞合并

2016年6月16日LIGO又确认了一起双黑洞合并产生的引力波信号,只不过这个引力波信号早在2015年12月26日就扫过地球了,科学家们用了大半年才将其分析出来。

由于黑洞本质上也是一种天体因此它们的碰撞和其他天体的碰撞会有很多相似之处,比如说第一次探测到的双黑洞质量总和是65.2倍太阳质量,但后来生成的新黑洞质量却只有62.2倍太阳质量,可以看出这个过程中有3个太阳质量以引力波和其他方式被消耗掉了。

双黑洞碰撞