人在进入黑洞的过程中会有什么感觉?

黑洞是条不归路,进去了永远别想出来。

那么问题来了:掉进去会怎么样?我们究竟离它多远才是安全距离呢?本文就为你解开这个迷题。

  • 黑洞有啥不一样?

这是一个老问题了:黑洞这个神神秘秘的东西到底是个啥?它究竟有多可怕?

其实黑洞也没什么可怕,它不过是宇宙亿亿万星球中的一种罢了。要一定说它与别的星球有什么不一样,那就是这家伙很黑,并且总躲在暗处,你不能靠近它,靠近就是死。

(黑洞)

人不怕明亮的东西,就怕未知的、黑暗的、会致命的东西。黑洞符合这些特征,但安静的黑洞远没有传说的那么可怕。打个比方:如果太阳瞬间变成黑洞,它会变成一颗视界直径只有几公里的黑色星球。地球照样还在老地方转,它的轨道不会改变,一年还是365天,一天也还是24小时。唯一不同的是,天空变暗了,我们失去了阳光和月光,只能看见星光。

当然,我们的太阳永远也变不成黑洞,按物理学家的计算,大约需要20个以上太阳那么重的恒星才有可能演变成黑洞,而最小的黑洞也要比太阳重5倍以上。你不要觉得奇怪,这是因为恒星在坍缩成黑洞的过程中要经历一次超新星爆发,它会把外层的东西炸掉一部分,剩下来的自然要轻许多。

从这个角度看,黑洞也真没什么特别的。我们只要跟它保持距离,该咋样还是咋样,很安全。

  • 如果你一定想尝试挑战黑洞,去接近它,会怎么样?

算了,我们还是请伟大的冒险家Tom先生走一趟吧!

(勇士Tom准备挑战黑洞,目光坚定)

我们还是以太阳为例子:假如太阳变成“太阳黑洞”,它的质量不变,我们飞到距离太黑洞695700公里的地方会如何?这时候,我们的重力加速度会达到274m/s2,大约是地球表面的28倍,也就是我们通常所说28个G的重力加速度。人类是无法承受这个加速度的,Tom表示可以接受。

在这个位置会有什么样的感觉呢?先来做一个计算:

宇航员Tom打算在“太阳黑洞”边缘来一次太空行走,他身长2米,穿上宇航服后质量为200公斤。那么在距离“太黑洞”70万千米的地方,他有什么样的感觉呢?

引力公式:F=G·m1m2/R2

其中G是引力常数:6.6741×10-11N·m2/kg2,m1为太阳质量1.9885×1030 kg,m2为Tom一半的质量100kg(这样方便计算他上下半身分别受力情况),R为他到太黑洞之间的距离7×108 m。

Tom如果将他的下肢朝向太阳黑洞,身体下半部分与上半部分的受力差为:

F'=G·m1m2/R2 - G·m1m2/(R+1)2

计算结果是:F'=0.000077(牛顿)

Tom表示感觉良好,内心毫无波澜。

Tom没有止步,他义无反顾继续向前,到达距离太阳黑洞1000千米的地方,根据计算,他下半身与上半身之间的拉力达到: F'=26543(牛顿)=2707(公斤力)

这时候即便是Tom的宇航服能保住他不被扯断,但全身骨关节脱臼、脊椎断裂决不可避免。应该说此时的Tom已经牺牲了,因为他的大脑神经在黑洞强大重力的作用下已经全部破裂。

很惨!

(Tom掉入黑洞的过程中,他的光谱发生红移)

这时候我们从地球看Tom,会看到他的身影慢慢变红,这是Tom高速远离时光谱发生红移的结果。

然而事情并没有完,此时的Tom已经不可能回头,黑洞强大的重力拉着他继续前进,当达到距离太阳黑洞100千米的位置时,他下半身与上半身之间的拉力达到2654万牛顿,也就是270万公斤力,事实上在此之前他就已经被重力撕得粉碎,化作一线尘埃。

(Tom被越扯越长,在到达黑洞之前就已经粉身碎骨)

很惨!很惨!!

如果Tom一开始就对得很准,那么他的碎片将直接进入到黑洞的事件视界,然后彻底消失。但一般情况下不会这样。碎片会化作黑洞吸积盘的一部分,围绕黑洞旋转,然后一点一点地被黑洞吞没。

Tom的故事结束了。

结束了?

  • 黑洞有防火墙

上面举的例子只是理想化状态,现实中的情况要复杂得多,你无法接近

我们在文章开始时就提到,黑洞是个神秘的东西,它广泛存在于宇宙之中,我们却很难发现它。天文学家们判断在我们的银河系里就有多达1亿个以上的黑洞,但你平时有看到它吗?没有。

绝大多数的黑洞都躲在类星体的中央,类星体发出极其明亮的光,它的光比恒星发出的光要强万倍以上,我们自然找不到深藏其中的黑暗星球了。

(这就是类星体,它的中间躲着一个大质量黑洞,它的质量可能是太阳的数千万倍)

这样的黑洞,我们容易接近吗?

你会说,不可能!

没错。

为什么会出现这样的情况?因为类星体就是黑洞的一道严密防火墙。

类星体是被黑洞捕获的星际尘埃,其中还有被撕碎的恒星和行星碎片,它们在黑洞的四周高速旋转,强大的重力将它们吸积在一起形成一个球。这些尘埃互相之间急速摩擦碰撞,高温等离子体最快能达到光速的1/3,速度快的继续转,慢的掉进黑洞被它吃掉。

黑洞吸积盘的摩擦是如此剧烈,以至于靠近它四周物质的10%-40%的质量被转化成了能量,最多的质能转化率竟然高达42%!相比之下恒星内核中的核聚变则显得和风细雨温柔许多,那里的质能转化率只有不到0.7%。

现在,你知道为什么类星体是这个宇宙中最亮的一批天体了吧!黑洞将它的吸积盘加热到500万度以上高温,消耗它们的质量,将其转化为强烈的X射线射向太空。

现在你还有把握说去黑洞附近转悠吗?别说靠近,离它几千万公里远,就已经被强烈的X射线杀死,然后被炙热的吸积尘埃击成碎片消失在太空中了。

很惨!很惨!!很惨!!!

(用南非的MeerKAT望远镜拍摄的银河系中心黑洞周围照片)

  • 幽灵黑洞

本文中Tom先生舍身探访的属于幽灵黑洞,这些黑洞往往由大的恒星坍缩而成,当它吞吃了周围所有尘埃之后,就失去了吸积盘。没有吸积盘的黑洞是孤独的流浪者,它不发光,与黑暗的宇宙背景融为一体,只有当远处有星光闪耀时,我们才能通过引力透镜现象发现这个幽灵。

只不过,幽灵黑洞目前只是理论上的存在,天文学家们还没有实际找到它的身影。

(两个幽灵黑洞正在相互靠近,它们的重力扭曲了周围的时空。这是想象图)

所以你要想步Tom后尘,试一试掉进黑洞的感觉,还是得先过吸积盘这一关。

  • 总而言之:

好奇害死猫。接近黑洞真的很危险,为安全起见,咱们还是远离黑洞吧!越远越好。