假如乘坐坚不可摧的宇宙飞船,一路进入黑洞会看到什么

黑洞是整个宇宙中最令人费解的物体之一 , 也是我们比较关注的一个奇异天体 。 它的密度如此之大 , 引力如此之强 , 以至于落入其中的任何东西 , 甚至光都无法逃脱 。 那么如果我们决定从很远的地方开始靠近黑洞 , 并越过视界面进入黑洞 , 这一路上我们会看到什么?
假如乘坐坚不可摧的宇宙飞船,一路进入黑洞会看到什么
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一个距离我们十分遥远的黑洞 , 并没有什么特殊之处
自从黑洞在理论上被提出以来 , 我们已经在宇宙中发现了许多物理黑洞 , 从质量较小的恒星黑洞到星系中心的超大质量黑洞 , 其质量也从太阳质量的数十倍到数百万倍甚至数十亿倍不等 。 在银河系的中心 , 我们已经观察到了大量的恒星围绕着一个质量约为400万个太阳质量的中心点在运动 , 而且这个中心点完全不发光 。
这只有一种解释 , 这个中心质点就是一个黑洞 。
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银河系中心的这个黑洞称为人马座A* , 是一个确定的黑洞候选者 , 由于它的质量相对来说并不是很大(M87星系中心黑洞65亿个太阳质量) , 因此它并不活跃 , 没有发出可观测的X射线或者物质喷流 。 我们仅可以通过测量围绕它运行的恒星来推断出它的存在以及质量 。 这也是为什么我们公布的黑洞照片是距离我们5500万光年的M87黑洞 , 而不是我们自己银河系的黑洞 。
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当我们乘坐宇宙飞船接近黑洞的视界面时 , 会发生一些非常违反直觉的事情 , 而且一旦穿过视界面 , 将永远无法逃离黑洞!即使我们有一艘能够以任意大的速度向任何方向加速的宇宙飞船 , 也无济于事 。
原因与爱因斯坦最伟大的成就有关 , 广义相对论告诉我们 , 质量/能量的存在会使时空发生弯曲 , 而黑洞的密度和质量可以使其附近的时空发生最强烈的扭曲 。
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但离黑洞越远 , 空间结构就越平坦 , 也就是说黑洞虽然引力大 , 但作用范围也是有限的 。 事实上 , 当我们离黑洞很远的时候 , 它的引力和其他质量(中子星 , 普通恒星还是弥漫的气体云)产生的引力并没有什么区别 。
只有我们观察引力源的时候 , 才会发现它并不像我们熟知的气体云 , 不像恒星 , 也像不中子星 , 而是一个完全黑色的球体 , 从中看不到任何光线 , 因此就有了“黑洞”这个绰号 。
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这个球形区域被称为事件视界 , 它不是一个物理实体 , 而是一个有一定的大小的空间区域 , 没有光可以从中逃逸 。
当我们接近一个黑洞的时候 , 它看起来就像一个完全漆黑的空洞 , 在空间背景下 , 周围环境的光线会被严重的扭曲 。
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对于质量相当于地球的黑洞来说 , 这个黑色的球体半径很小 , 大约为1厘米 , 而对于质量相当于太阳的黑洞来说 , 这个球体的半径将接近3公里 。 如果我们把黑洞的质量一直放大到超大质量黑洞 , 例如我们星系中心的那个黑洞 , 那么它的大小将比木星到太阳轨道的距离还要大 , 或跟红巨星参宿四的大小一样!
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这就是我们远距离看黑洞时候的样子 , 没有什么特殊的地方!
那么当我们接近并最终进入一个黑洞时会发生什么?
从很远的地方看 , 我们所看到的黑洞几何结构与计算相匹配 。 但是当我们乘坐装备精良、坚不可摧的宇宙飞船旅行并开始接近黑洞时 , 会注意到一些奇怪的现象 。 根据我们常识 , 如果我们和一颗恒星之间的距离减半 , 那么这颗恒星的角大小就会是原来的两倍 。 如果距离缩短到四分之一 , 它看起来会是原来的四倍大 。 但是黑洞不是这样的 。
黑洞大小的增长速度比我们想象的要快得多 , 假如黑洞本身是满月的大小 , 但因为空间曲率的影响我们看到的黑洞将是四倍于满月的大小!
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当我们靠近黑洞时 , 时空会弯曲的越来越严重 , 这时我们可以通过背景星光看到时空的曲率 。
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