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物质掉到黑洞里后它会怎么样?会分解还是?

关键词:???发布时间:2019-09-23 11:00:01
物质掉到黑洞里后它会怎么样?会分解还是?

在黑洞外面,取决于物质的形态。如果刚好是气态物质绕着黑洞的吸积盘轨道,当单个原子以越来越快的速度碰撞,产生摩擦和热量时,物质会被加热到非常高的温度。气体越靠近黑洞和它的事件视界,越多的引力能被转换成动力能,最终原子剧烈碰撞至剥离电子形成等离子体。全程电子以越来越高的能量放射光,首先是光辐射,然后是紫外线,之后是x射线。最后,在它穿过事件视界之前,是伽马射线。

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这里是典型的计算下的吸积盘模型,在物理学家Kovak Zoltan举的案例中,一个200万太阳质量的黑洞的吸积质量为每100万年2.5个太阳质量。即使是在巨大的黑洞周围,温度也非常高。这个黑洞的事件视界距离为500万千米。横轴上的第一个标记是 “5”,意思是视界半径的5倍,或者说距离黑洞中心3000万公里。这大约是太阳到水星的距离!

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如果这个物质在被黑洞的引力捕获的恒星里,这个恒星的轨道在十几亿年里会由于引力辐射的发射而减小。最终这个恒星将会很靠近黑洞,至于它的命运如何取决于捕获它的黑洞的质量。如果它是个恒星质量级别的黑洞,黑洞的潮汐引力将会使这个恒星变形,从一个圆球体变成足球状的物体,最终恒星最靠近黑洞的部分和后面部分的引力将会大到恒星不能保持自身为一个整体。它将被黑洞的引力撕碎,恒星的大部分质量将进入黑洞的吸积盘周围。

如果这个黑洞的质量超过一百万个太阳的质量,黑洞的潮汐引力即使很微弱经过的恒星也会在不被撕碎的情况下被捕获到事件视界。恒星基本上被整个完全吃掉了,在恒星进入黑洞前恒星上的物质不会产生任何引人注目的辐射光线。下图是这样过程的艺术视角。

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一旦在黑洞里面,越过了事件视界,我们只能猜测怀疑被捕获的物质的命运。相对论告诉我们有两种类型的黑洞,一种是不旋转的,另一种是旋转的。每一种类型在事件视界里都有不同的剖析结构。对于不旋转的希瓦兹凯尔德黑洞,物质无法避免和奇点的碰撞。根据随着物质移动的时钟记录的时间,在一个恒星级的黑洞物质只要几微秒就到达奇点了,在一个超大质量的黑洞则需要几小时。我们无法预测在奇点发生了什么,因为相对论说我们到达了一个重力无限大的状况下。对于旋转的可尔黑洞,内部结构就更复杂了,对于一些新进轨道的物质,原则上可以避免与奇点碰撞,并且有可能从黑洞里再次出现在其他地方,或者在进去时的几千年或几十亿年后的不同将来出现。

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一些外国理论你会完全地再出现在任何宇宙角落,但是物理学家认为那些解释不准确。问题是对于真实物理事件创造的黑洞,黑洞内部充斥着使时空的几何结构不稳定的重力辐射,阻止了这种旅行。对于最简单不旋转的希瓦兹凯尔德黑洞,所提供的也是难以想象的景象。数学家说在事件视界外面,一个粒子通常会经历空间和时间。这个粒子(还有你)能自由地沿着半径R坐标在空间中旅行,但是无法控制沿着时间T坐标的进程。你可以通过高速旅行的时间膨胀效应加快或减慢速度,但是不能够倒退回去。在事件视界有一些奇妙的事发生。我们用来表示时间和空间的数学变量R和T,在定义的分离时空的点上反转它们的滚动。

这意味着空间坐标R表现地像时间坐标,因此你不能够自由地行动并且奇点在R=0处不会被压扁。同时你能够沿着T轴自由移动就想在事件视界外面惯用的坐标。对于来自超新星的希瓦兹凯尔德黑洞,你有另一个问题。数学中的事件视界之处现在物质内破裂后的很长一段时间内。事实上,这就是数学家所说的时空坍缩的渐近特性。意味着如果你掉到一个超新星形成的黑洞里,坍缩将继续在某个遥远的恒星表面尝试着穿过视界的框架里,但是这个过程至今没有完成。你在跌落的过程中,恒星的质量仍然在视界外面而黑洞还在构建中!时间膨胀效应在视界是如此极端,导致从遥远的观察者的点看恒星就像没有在动就成为了一个时间静止的黑洞。

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从外面看,你要花很长时间才能真正到达地视界,但是如果从你的参照系看,只要一个小时甚至更少,这取决于你从哪里开始!一旦你超过了视界里面,到达奇点的时间近似于从视界距离自由落体的重力时间。对于一个变大质量的黑洞这要花几个小时,但是一个太阳质量级别的黑洞只要约10微秒!

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astronomycafe

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