宇宙深处,黑洞这般恐怖的存在,以其对时空的强力扭曲,超越了物理极限的边际。试想,这样的宇宙巨兽,倘若突兀现身于太阳系旁侧,会是怎样的场景?
在深入探讨这个问题之前,让我们先对几个相关问题做出澄清。该黑洞将在多近的距离呈现?它来自何方?其尺寸又是如何?
首先,我们要明确,星体要坍缩成黑洞,其质量需达到太阳的十至十五倍以上,而太阳本身无法演变为黑洞。在我们的银河系内并无如此星体,未来发现的希望也十分渺茫。我们银河系中最为接近的是那些红矮星,它们的质量通常在太阳的8%到60%之间。
因此,只剩下两种可能。第一种,是在地球上空随意出现的黑洞。尽管这种可能性极小,但值得一提的是那些费米回旋加速器,它们在高能粒子碰撞过程中可能会极小的概率产生微型黑洞,尽管其威胁微乎其微。
第二种可能更为真实,尽管概率极小。在2000年,天体物理学家证实了黑洞穿越宇宙的现象。其中一个黑洞可能经过我们的太阳系,但概率微乎其微。尽管如此,这依旧值得我们去深入探究。
那么,黑洞如何扭曲时空呢?
在遥远的地方,一个黑洞的运动就像一个质量极大的普通天体。即它遵循经典的牛顿引力定律。实际上,根据一颗质量为太阳265倍的蓝色矮星的行为,你根本无法将其与一个等质量的黑洞区分开。
然而,随着我们逐渐接近黑洞,爱因斯坦的广义相对论开始发挥作用,该理论表明,引力能够扭曲时空。
想象一下,如果你驾驶一艘宇宙飞船,接近一个巨大的黑洞,你会发现,离黑洞越近,你的引擎就越需要加大马力以维持圆形轨道。最终,任何事物都无法阻止你稳定的螺旋进入黑洞的视界,甚至是光线也无法逃脱。
在黑洞内部,你会觉得自己在朝着奇点进发,深入到时空无限扭曲的中心。在那里,所有的物理定律都将不再适用。
随着你接近黑洞,时间似乎开始慢了下来。对你而言,可能毫无感觉,但对于船外的观察者来说,时间流动仿佛变得像糖浆一样缓慢。当你越来越接近黑洞的视界,从外面看,你会像是被冻僵了一般,一动不动。由于光线无法从黑洞逃逸,这将是外界对你存在的最后所知。
设想一个不可思议的情景:银河系之外的一个巨大黑洞靠近一颗新爆发的超新星,以每秒数百公里的速度朝我们的银河系进发。
我们如何得知这样的事件发生了呢?
答案是无法得知。除非黑洞开始与一个可视的物体互动,因为即使是光线也不能从黑洞的内部逃逸。
所以,我们不如考虑一下如何间接探测黑洞的接近。
首先,受到黑洞影响的物质会释放出可抵达我们的粒子流。
地球上的居民可以探测到黑洞引起的空间扭曲。这种由爱因斯坦相对论所预言的引力透镜现象,已被天文学家多次观测到,它们靠近大质量的天体,如星系、黑洞或我们的太阳。
然而,即使在最理想的条件下,也很难察觉到黑洞正在逼近。为了让天文学家探测到恒星辐射的微小变化,黑洞必须精准地经过恒星和我们之间,实际上穿过其光线。但即便如此,我们仍需极大的运气才能注意到这种效应。
最后,黑洞的引力会作用于天体:行星、恒星、小行星和彗星。因此,让我们回到最初的问题:假设的能形成黑洞的恒星离太阳系有多远?
显然,黑洞越接近,对我们来说后果越严重。就像一只鸟飞过树丛中的蜘蛛网,黑洞的接近会改变行星的轨道,甚至扭曲整个太阳系。
如果黑洞的引力改变了我们绕太阳的轨道,使之更近或更远,就可能引发灾难性的气候变化、海啸、飓风和前所未有的大地震。
最糟糕的情况是,一个离我们非常近的黑洞经过,可能会将我们射向太阳炽热的核心,或将我们逐出太阳系,进入寒冷的宇宙空间。
正如著名的天体物理学家尼尔·德格拉斯·泰森曾经提到:“黑洞对太阳系的造访,将是一场令人失望的遭遇。”
现在让我们设想,来访者不仅仅是一个黑洞,而是一个超大质量黑洞,其视界大小是太阳系的五倍多。自然而然,这样一个巨大的存在,吞噬太阳和行星就如同大白鲨捕捉一条金枪鱼一样轻而易举。
但我们是否至少能窥视这黑暗怪物的内部呢?假设我们制造了一种保护屏障,可以保护地球不受任何外部威胁,包括数百万G的巨大重力。地球会沿着一个螺旋轨道向这个不受欢迎的来客的视界靠近。
在这种情况下,例如一个位于我们银河系中心的、拥有五百万个太阳质量的巨大黑洞,一旦跨越视界,我们将有大约16秒的时间来观察,直到到达奇点。
在这场旅行中,我们将能够看到恒星,因为它们的光线能穿透黑洞内部,但扭曲的时空会改变它们,使你无法辨认出它们。我们似乎在探寻某种超乎想象的万花筒。
在奇点附近,我们周围的整个宇宙会收缩成一道薄薄的蓝光,然后,曾经是地球的残骸将进入一种无限扭曲的状态,这是我们所知的空间和时间的尽头。