黑洞外为什么会有一圈光环?
“黑洞”是什么?首先,它肯定不是一个洞。
它其实是广义相对论中,一种宇宙空间内确实存在的天体,又被称为“空间断裂带”。它的质量非常大,大到它产生的引力足以将光牢牢吸住,使光进入黑洞后都无法反射或散射出去。因此,凭借人类现有的技术手段无法直接观测到这一神秘的天体。
前几年,来自全球30多个研究所的科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划,利用分布于全球不同地区的8个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络,拍下了人类历史上第一张黑洞照片。随后,他们花了将近两年的时间把这张照片洗出来,最后呈现在公众面前。人类第一张黑洞照片 那么问题来了,既然黑洞连光都能吞噬,为什么这张照片里拍出来的是一个光团呢?
要想明白这个问题,你先要搞懂两个概念。
1、视界
视界是什么?这其实是一个界面,并不是真实存在的物体。由于黑洞的密度几乎无穷大,它的质量几乎全部集中于中心的一点——奇点,这个点周围的空间会发生一些奇妙的变化,这个发生了变化的空间与正常空间的“接触面”就是“视界”。任何物质包括光在内,都可以进入到视界内,但是,只要进去了就再也出不来了,即使你有光的速度也跑不出来,因为你跑得没有它“吸”得快。
所以,在黑洞的视界范围内,是无法观测到任何物质存在的,但在视界范围外就不一样了,这就是接下来要说的了。
2、光
光是什么?相信听说过“波粒二象性”的人都知道,光既是一种波(能量),又是一种粒子(光子)了。那么你知道光是怎么产生的吗?
通俗的说,人眼能看见或者看不见的光都是由原子或其他粒子受外界能量或其他作用激发产生的。当粒子受到外界能量作用时,粒子内运动的电子就会吸收外界能量跃迁,从基态(可以理解为空腹状态)跃迁到激发态(可以简单地理解为吃饱了撑着的状态),当电子从激发态回到基态时就会释放能量,一个电子释放一光子能量,这个能量就是光。
再说回黑洞,前文提到黑洞视界外与视界内是不同的。视界外基本就是正常的宇宙空间了,宇宙中并不是纯粹的真空环境,它是存在很多尘埃和气体的。黑洞外更是如此,黑洞四周聚集了大量的气体和宇宙尘埃,以及粒子化的星球之类的。这些物质在黑洞强大到令人发指的引力作用下就会跃迁激发,释放出大量的可见光以及高能射线,比如X射线或y射线等等。
因此,无论是人类第一张照片还是科幻电影里看到的黑洞,我们所看到的光环就是黑洞视界外的光。
太阳系的最终结局:所有行星都会离开,只留太阳一个“孤家寡人”
太阳系
“太阳”是太阳系中心的天体,同时也是整个太阳系中体积最大质量最高天体,因为这个原因,太阳系中的所有天体都被太阳的引力支配,围绕着太阳不断的旋转运动。
根据科学家的研究判断,太阳系大约在46亿年前,在一片分子云中诞生,并且很大的概率是因为一个恒星发生超新星爆发,爆炸释放出的能量正好击中分子云,才促使了太阳的诞生,虽然太阳已经稳定的存在几十亿年,但是在数百亿年后,太阳还能存在吗?太阳系的最终结局又是什么?如果太阳“熄灭”人类应该怎么办?
首先,从位置上来看,太阳系处于银河系的第三旋臂——猎户旋臂上,在整个银河系中,和太阳类似的恒星有很多,对于星系来说恒星只是基础的组成单位,而银河系本身是本星系群的一部分,本星系群大约由50个和银河系相似的星系组成,在本星系群上,还有更大拉尼亚凯亚超星系团。
因为宇宙本身在不断膨胀,很多星系都在不断的远离银河系,但是“仙女座星系”除外,大约40亿年后,银河系就会和仙女座星系发生碰撞,最终融合成为一个全新的星系,太阳系在这碰撞中不会受到太大的影响,会成为新星系的一员,向着宇宙中的引力源继续移动。
说完了太阳系在位置上的结局,再来思考一下太阳系本身的结局,在宇宙中存在很多恒星,也不断有新的恒星诞生,所有恒星都有自己的“寿命”,一般情况下,体积越大质量越高的恒星寿命就越短,而太阳这样偏小的恒星寿命较长,大约可以维持“主序星”的状态100亿年。
太阳的体积和质量很大,之所以可以维持稳定,是因为内部的引力平衡和核聚变反应,但是在长时间的聚变反应后,恒星内核的氢元素会被大量消耗,最终无法维持整体的稳定,这个时候恒星的“寿命”就等于走到了尽头。
因为恒星之间的大小差距很大,不同质量的恒星在走到生命尽头时会有不同的演化方式,首先恒星会因为引力失衡开始膨胀,变成“超巨星”,体积更大释放能量的速度更快,但是在这个过程中会不断丢失自己的质量。
原本质量较高的恒星度过超巨星阶段后,会形成超新星爆发,然后发生引力坍塌变成“中子星”或者是“黑洞”,而太阳这样较小的恒星会逐渐变成行星状星云,星云逐渐冷却后,会留下一颗“白矮星”。
而在这个过程中,因为恒星的质量大幅度降低,引力也会不断降低,太阳系内的其他天体会逐渐脱离太阳系,水星,金星和地球,可能在太阳成为红巨星的时候就被太阳吞噬,而其他行星和小行星会逐渐脱离太阳系引力,被宇宙中的其他恒星系俘获,或者是孤独的在宇宙中流浪。
就算恒星变成一颗白矮星,它仍然拥有很高的温度,目前科学家已经在银河系中发现了数十万颗白矮星,这足以证明宇宙中一直有大量的恒星死去,也不断的有恒星诞生。
白矮星可以维持这个状态数十亿年,在这个过程中它的温度会不断降低,直到在某一天演化成为一颗“黑矮星”。
黑矮星
黑矮星是中小质量恒星的最终结局,主要成分是碳和少量的氧,黑矮星已经完全冷却,不会辐射热量,也不会发光发亮,它会孤独地漂浮在宇宙中,如果不和其他天体发生碰撞的话,就能永远存在。
因为目前的宇宙还很年轻,就算是宇宙中诞生出的第一批恒星,也只演化到了白矮星阶段,137亿年的时间还不足以诞生出黑矮星,但是在未来的几十亿年后,太阳也走到自己生命终点时,宇宙中可能就存在许多黑矮星了。
太阳系的结局和人类的结局
太阳系的最终结局就是,只剩下一颗孤独的黑矮星,八大行星在太阳走到生命终点后,一部分会被膨胀的太阳摧毁,一部分会被其他恒星的引力影响,离开太阳系的范围内,最终只剩下太阳的残骸漂浮在宇宙中。
那么,人类应该何去何从呢?
首先,太阳走到自己生命的终点还有几十亿年,在这段时间内足够人类发展科技,离开太阳系了,人类文明不可能永远停留在地球,不断寻找适合生命居住的星系,不断探索新的恒星系,就是人类文明的未来!