黑洞内部有星体?

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 分享到_微信朋友圈:

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  问题缠身的黑洞

  黑洞的魅力依旧不减,科学家对它的研究始终没有停止过。黑洞是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种时空区域,这里引力足够强,任何掉进黑洞的物质,包括光,都无法从中逃逸出去。科学家发现,当一个比较大的恒星燃烧掉自己所有的燃料后,内部就没有足够的能量去抵抗自身的引力,这时恒星就会在自身引力作用下坍缩为一个黑洞。既然没有任何力去阻止其继续坍缩,那么黑洞中心最终会形成一个具有无限大密度的奇点。所有的物理定律在奇点处都会失效,因为我们的理论是无法处理无穷大的问题的,所以我们也无从知晓这里隐藏了什么秘密。

  这还没完,黑洞还有一个更大的问题。许多科学家相信所有的黑洞都会向外辐射,它们会慢慢蒸发,最终消失得一干二净,这就会产生问题:掉进黑洞的物质所携带的信息会有怎样的结局?难道会随着黑洞蒸发也消失得一干二净?但如果消失了,这就违反了量子力学的一个要求,即信息不能被毁灭。这个问题称为“信息悖论”,是困扰物理学界的最棘手问题之一。

  诞生在黑洞内部的星体

  而现在,来自法国和荷兰的两名科学家终于找到了一个极为简单的解决方案。这俩人认为,每一个黑洞内部都会形成一个很小的星体。不过他们考虑这个问题首先是从对整个宇宙的研究来着手的。

  如果整个宇宙最终会停止膨胀,然后开始坍缩,并最终挤压到一起,到时会发生什么?他们认为,此时量子引力所产生的某些效应,会阻止宇宙坍缩成密度无穷大的一点。当物质的尺度接近到物理世界中最小的尺度,即普朗克尺度时,宇宙就会无法坍缩下去了,反而会被反弹开来。但是要注意的是,反弹发生时并不是整个宇宙的尺度变成普朗克尺度才发生,而是当物质的能量密度达到1个普朗克密度时才会发生。1个普朗克密度相当于1023个太阳挤压到一个原子核时的能量密度。他们计算出,宇宙在发生反弹时自身的空间尺度,比普朗克尺度大了75个数量级(1075倍)。

  这两名科学家认为,黑洞里坍缩的过程也适用于他们的理论。黑洞中心并不会形成一个奇点,当坍缩物质的能量密度达到1个普朗克密度时,量子引力的相关效应也会阻止物质继续坍缩下去。而这时黑洞内部就会形成一个很小的星体,他们把这个星体称为“普朗克星”。不过,普朗克星其实非常非常小,普通的恒星所形成的普朗克星的直径大约为10-10厘米,不过仍比普朗克长度大了30个数量级(1030倍)。

  普朗克星当然不是稳定的。如同宇宙最终会被反弹开来一样,普朗克星最终也会发生爆炸。那么它的寿命究竟有多长呢?这两名科学家发现普朗克星的寿命极其短暂,存在的时间相当于一束光越过它所花的时间。这么短命,但不要紧,因为对于处在外面的观测者来说,普朗克星的寿命还是很长的。这是由于从相对论效应来说,引力越强的地方时间流逝得越慢。对于处在外面的观测者来说,普朗克星的寿命跟它所在的黑洞寿命差不多是一样的。

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  当普朗克星露出真容时

  这两名科学家指出,由于每个黑洞都会慢慢蒸发,自己会变得越来越小,那么黑洞的边界会最终遇到普朗克星的边界。那么此时,普朗克星内的物质就可以越过边界逃离黑洞了。这时普朗克星就会发生爆炸,不仅物质会逃离黑洞,物质所携带的信息也都会释放出去。

  所以所谓的“信息悖论”也就不存在了。信息掉进黑洞并没有消失,只不过被困在很小的空间中,但最终都会释放到宇宙中。这两名科学家发现,当普朗克星最终释放信息时,产生的辐射波长大约为10-14厘米。也就是说,产生的是伽马射线。听着很熟悉吗?哦,难道是伽马射线暴?

  的确,经过多年观测,科学家早就发现宇宙中充满了神秘的伽马射线暴。这两名科学家指出,神秘的伽马射线暴很有可能就是普朗克星爆炸产生的。所以说,今后有必要对现有的观测数据进行再次分析,以及对伽马射线暴进行更深入的观测。

    
    

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