直徑一公分的黑洞質量有多大?當它靠近地球,會發生什麼?

薛定諤的貓 2021/05/15 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

浩瀚的宇宙有無數的天體,不同的天體質量也不同,而在宇宙中,質量為王,誰的質量大,誰就是老大,就會成為星空霸主。那麼在眾多的天體,哪一種可以稱之為霸主?很多人都想到了黑洞。

沒錯,黑洞是當之無愧的宇宙霸主,它的質量強大到讓所有的天體都感到顫抖。可能有朋友會說,中子星的質量跟一些小型的黑洞質量也差不多,為什麼當二者碰面之後,黑洞仍然可以吞噬中子星?

這裡面一個重要的原因就是密度,中子星的質量大,可是它的體積同樣也有數十公里。而黑洞則不同,我們觀測到的黑洞似乎也非常大,其實那都是它的吸積盤,真正的黑洞是位於中心的奇點,質量主要集中在這裡。

奇點是什麼?它是一個質量達到極致,體積小到極致的事物,它的密度大到我們無法想象,所以任何的天體碰到黑洞之後,都很難打敗黑洞,因為它的體積是無限小,密度無限大,誰能夠打敗這樣的怪物。所以恒星碰到黑洞也只有被吞噬的命運,或許只有黑洞跟黑洞碰面,才能夠互相吞噬進行融合。

從我們目前對宇宙的認知來看,黑洞無疑是最強大的天體,沒有誰可以跟它對抗。對黑洞最直觀的瞭解就是我們的銀河系中心那個超大質量黑洞-「人馬座A*」,它的質量是太陽質量的430萬倍,直徑可達4400萬公里。

就是這樣的一個大黑洞的引力牢牢束縛著直徑達10萬光年以上的銀河系,在它強大的引力作用下,整個星系的恒星都要圍繞它運行。這種超大質量的黑洞威力之大,我們已經見識到了,可是對於一些非常小的黑洞我們卻沒有一個直觀的認知。

於是有朋友提出這樣一個有趣的話題:直徑一公分的黑洞質量有多大?如果它靠近地球,會發生什麼?直徑一公分的黑洞那自然是非常小了,可能很多人認為這麼小的黑洞沒有什麼威力,還無法影響到地球。那麼事實真的如此嗎?

我們評估一個天體的實力,往往是以質量和密度來進行,那麼直徑僅有一公分的黑洞,它的質量有多大?前面我們說了,黑洞不是洞,它是一個體積小到極致的球體,而在這個奇點的週邊則是視界,半徑被稱為「史瓦西半徑」。

通過一個公式V = 4/3πr^3 我們可以計算出,這個黑洞的「史瓦西半徑」大約為0.62公分。再通過計算我們得出了這個一公分黑洞的質量,約為4.18 x 10^21噸。可能很多人對於這個質量沒有一個直觀的認知,那麼我們用一個天體來跟它進行對比,這個天體是地球的鄰居金星。

金星的質量跟地球是非常接近的,約為4.87 x 10^21噸,通過資料我們可以看出,一公分直徑黑洞的質量相當於一個金星的質量。牛頓的萬有引力定律告訴我們,引力的大小與質量和距離有關,與體積沒有太大關係。

所以我們不要看這個黑洞非常小,直徑只有一公分,但是它所產生的引力能夠比擬金星。試想一下,如果將金星移到地球的軌道,會發生什麼?相信很多人都能夠想到,那就是地球的物質會被不斷撕裂,引發「潮汐瓦解事件」。

而金星靠近地球產生的影響遠沒有同等質量黑洞靠近地球產生的影響大。黑洞之所以強大,是它的引力產生的可怕吞噬能力,金星靠近地球產生的碎片會飄散著附近的空間,而黑洞靠近地球那麼產生的碎片會被它不斷吞噬。

那個時候我們會看到這樣的場景:一個小小的黑洞靠近地球,打破了地球引力的平衡,離黑洞較近的地球表面,開始不斷被撕成碎片,碎片沿著一條螺旋形的軌道飛向黑洞,在黑洞周圍產生了一個盤狀的結構,它就是黑洞的吸積盤。

吸積盤中的大部分物質並不會馬上被黑洞吞噬,而是在黑洞強大引力作用下,圍繞黑洞進行高速旋轉,在高速旋轉的過程中,碎片之間會發生劇烈的碰撞和摩擦,溫度也會快速上升,達到一定程度時候還會發出強烈的輻射光線。

這也是我們為什麼能夠觀測到一些大質量黑洞的原因,我們看到的並不是黑洞的真面目,只是圍繞它的吸積盤。黑洞瓦解地球的這個過程,我們稱之為「潮汐瓦解事件」,它的持續時間跟黑洞的質量有關,若是一個比較大的黑洞,那麼地球很快就會被吞噬消失。

可若是一個直徑僅有一公分的黑洞,那麼想要完全吞噬地球,也需要一個比較長的時間,並不會馬上讓地球消失。雖然一個小小的黑洞並不能很快吞噬地球,但是只要它出現在了地球的附近,那麼地球被吞噬也是遲早的事情。

由此可見,黑洞有多麼可怕,任何天體碰到它都難以逃脫,好在黑洞想要出現在太陽系,出現在地球身旁也是一個非常小的概率事件。即使如此,我們也無法保證,未來的地球身邊不會出現一個小黑洞,而且黑洞太小的話,我們也是無法觀測到的,因為小黑洞的周圍往往都沒有明顯的吸積盤,不會發出明顯的光亮。

太陽系可能存在的第九大行星,有科學家猜測可能就是一個原初黑洞,如果這個猜想在未來被證實的話,那對於地球來說可不是一個好消息。原初黑洞是宇宙誕生早期出現的,它是一種非常小的黑洞,質量也相當於一顆行星。

一個恒星系內如果出現了黑洞,哪怕很小,都是一個潛在的巨大威脅。當然,現在我們還無法確定第九行星是否存在,如果它存在,到底是行星還是一個小黑洞也需要更進一步的探索。

我們之所以對黑洞感到恐懼,主要是因為我們對它的瞭解還非常少,可以說基本沒什麼瞭解。除了能夠觀測到它的吸積盤之外,真正的黑洞到底長什麼樣,我們一無所知。

 

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