黑洞,最神秘的天体,我们可以进去研究吗?
一个人坠入黑洞,在接近黑洞视界时被拉伸。
里奥·罗德里格斯和珊珊·罗德里格斯,CC BY-ND
人类可以进入黑洞研究它吗?——普尔基特,12岁,巴哈德加尔,哈里亚纳邦,印度
要探究黑洞的奥秘,需要冒险进入,但是有一个更为复杂的问题,只有当黑洞是超大质量和孤立的,并且进入黑洞的人不打算将发现报告给整个宇宙中的任何人时,人类才能做到这一点。
我们都是研究黑洞的物理学家,尽管距离很安全,黑洞是宇宙中最丰富的天体之一,从宇宙大爆炸至今,黑洞是宇宙进化过程中必要的组成部分,并且可能对银河系中人类的形成也有着影响。
两种类型的黑洞
宇宙中到处都是不同类型的黑洞。
它们的大小不同,并带有电荷,就像原子中的电子或质子一样。有一些黑洞是高速旋转的。有两种类型的黑洞与我们的讨论有关。第一种是中性电子的,即不带正电荷,也不带负电荷,并带有很多太阳质量。第二种是具有超大质量的黑洞,其质量是太阳质量的数百万倍或数十亿倍。
除了这两种类型的黑洞之间的质量差异之外,它们的区别还在于从它们的中心到它们的“视界”的距离——一种称为径向距离的测量方法。黑洞的视界是不归路。任何经过这个点的物体都会被黑洞吞噬,永远从我们已知的宇宙中消失。
从黑洞的质心到引力太大而无法克服的地方的距离被称为视界。
里奥和珊珊,CC BY-ND
在事件视界,黑洞的引力非常强大,任何机械力都无法克服或抵消它。即使是光,我们宇宙中移动最快的东西,也无法逃脱——因此有了“黑洞”这个词。
视界的径向大小取决于其黑洞的质量,这是一个人落入黑洞后能否存活的关键。对于一个质量相当于一个太阳质量的黑洞(我们的太阳质量),视界的半径略低于2英里。
相比之下,银河系中心的超大质量黑洞的质量约为400万个太阳质量,它的视界半径为730万英里(17个太阳半径)。
因此,与坠入超大质量黑洞截然相反的是,坠入恒星大小黑洞的人,在穿过视界之前会更加接近黑洞的中心。
这意味着,由于接近黑洞中心,黑洞对于一个人身体不同部位的引力,从头到脚之间,会有1万亿倍的差异,这取决于导致自由落体的是哪一边。换句话说,当一个人接近恒星质量黑洞的视界时,如果他是脚先下落的,那么他脚上的万有引力将比头部的引力大得多。
这个人的经历会类似“意大利面”,他被拉伸成细长的面条状,很可能无法存活。
当一个人接近太阳大小的黑洞的视界时,这个人的头和脚趾之间引力的巨大差异,导致这个人会被拉伸成一根非常长的面条,因此有了“意大利面化”这个术语。
里奥·罗德里格斯和珊珊·罗德里格斯,CC BY-ND
现在,一个坠入超大质量黑洞的人,会到达离引力中心源更远的视界,这意味着头部和脚趾之间的引力差几乎为零。因此,这个人会不受影响地穿过视界,不会被拉伸成一根又长又细的面条幸存下来,毫无痛苦地漂浮在黑洞的视界上。
一个人若掉入超大质量黑洞,有可能存活。里奥和珊珊·罗德里格斯,CC BY-ND
其他考量
我们在宇宙中观察到的大多数黑洞都被非常热的物质盘所包围,这些物质盘主要由气体和尘埃或其他物体组成,比如恒星和行星,它们太靠近视界而落入黑洞。这些圆盘被称为吸积盘,非常热且湍流。它们肯定不适合居住,而且会让进入黑洞变得极其危险。
要想安全进入黑洞,你需要找到一个完全孤立的超大质量黑洞,它不以周围的物质、气体甚至恒星为食。
现在,如果有人发现了一个适合进行科学研究的孤立的超大质量黑洞,并决定冒险进入,那么对黑洞内部的所有观测或测量都将被限制在黑洞的视界内。
请记住,在视界之外,没有任何东西可以逃脱引力,落入的人将无法将他们发现的任何信息发送到视界之外。他们的旅程和发现将永远被整个宇宙的其他部分所遗忘。但他们会享受冒险,只要他们活着……也许....
由于好奇心没有年龄限制,成年人也可以让我们知道你在想什么。我们不可能回答所有的问题,但我们会尽力而为。
BY:Leo Rodriguez
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