科技有意思 | 關於黑洞,遠不止密度大那麼簡單!看完視頻你就明白了

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視頻剪輯:魔力科學小實驗


Hi,各位小朋友及大朋友們,大家好!又到了本周的科普時間了,歡迎大家和我一起探索神秘的科學世界!

黑洞是我們所知宇宙中最奇怪的事物之一。從數學上講,任何有質量的物體都可能成為黑洞。這意味著,你、我、任何觀看這影片的人,以及所有其他東西都能變成黑洞,前提是將它壓縮至一個足夠小的空間。



這個空間叫史瓦西半徑(Schwarzschild Radius)。如果你將任何一個有重量的物質壓縮至史瓦西半徑的空間內,那麼這個物體的密度將大得無法想象,以至於任何東西都逃脫不了它的引力,甚至光線。



如果你想把自己變成一個黑洞,你需要將身體壓縮至比一粒沙子還要小10的21次方的空間。但若把更大質量的物體壓縮成黑洞時,奇怪的事情就會發生。


我們以波音777飛機為例,如果噴氣式飛機突然變成黑洞,它的整個質量將被壓縮到一個難以想象的小半徑區域,隻有3.386的-22次方米。



為了比較,用最小的原子氫原子相比,其半徑僅有10的-11次方米。這相當於把人類紅細胞的大小和整個西西裏島相比一樣,令人難以置信。


由於受到霍金輻射的影響,這個極其微小的黑洞也不會持續太久,大概在一秒鍾內,整個物體的質量會完全蒸發掉。


在這段時間內,更奇怪的事情會發生。這個微小的黑洞會轉化為為相當於5萬億噸級TNT的爆炸的能量。這比人類曾經引爆過的最大的核彈(沙皇炸彈)還要強大8.7萬倍,足以徹底消滅整個地球。



如果你想把珠穆朗瑪峰變成一個黑洞,你需要把整個山脈壓縮成一個小於一納米的空間,

這個長度隻有十億分之一米,相當於十個氦原子相互並排放置的大小,這簡直不可思議。


因此,如果我們把一個像地球這樣的大物體變成黑洞,那麼事情可能會更容易理解。如果我們這樣做,整個星球,包括你所知道的、愛過或恨過的一切,每一個曾經存在於這裏的人,得被壓縮成一美分硬幣大小的空間內。如果你用這個一美分大小的黑洞代替地球,我們的太陽係什麼都不會改變。我們的月球將繼續圍繞這個黑洞旋轉,好像什麼也沒有發生,因為質量將沒有發生變化。



但是,如果你想把太陽變成黑洞,你就得把整個太陽都壓縮在半徑隻有三公裏的空間裏。這樣的空間隻有大約1.5個美國中央公園大小,但它包含了整個太陽的質量。黑洞一旦形成,它將通過吸收其他物質的方式而開始增長,包括周圍的氣體、塵埃、甚至會吞噬整顆恒星和太陽係。他們甚至可以吞噬其他更小的黑洞,並迅速增長。


以黑洞XTE J1650-500為例,它被認為是迄今為止發現的最小的黑洞。它的半徑隻有十二公裏,比美國曼哈頓島稍大一點,但這個空間相當於5到10倍於太陽的質量,更別說氣體潛伏在太空中更大的黑洞了。


再拿一個黑洞GCIRS 13E舉例,盡管對這個黑洞的了解不深,但它的大小大致與歐洲大陸相同,質量相當於1,300個太陽。但即便如此,與其他一些黑洞相比,這個數字還是非常微小的。


比如中等大小的黑洞HLX-1,它的半徑為29.53萬公裏,大約相當於四個木星並排排列起來那麼大,但卻擁有十萬個太陽的質量!


再來看看潛伏在銀河係中央的另一個被稱為射手座A的超大質量黑洞。它的半徑約1270萬公裏,大約是從地球到金星的距離的5%,但這個怪物卻相當於430萬個太陽的質量!



盡管這聽起來很瘋狂,但我們所知整個宇宙中最大的黑洞S50014+81(被稱為世界毀滅者),由於其獨特的外形,它的半徑是地球和太陽之間的距離的1600倍,卻包含了四百億個太陽的質量!在人類的認知裏,太陽已經是一個令人難以置信的龐然大物了,再將它乘以四百億次。



如果你比較好奇心的話,這質量相當於這麼多豐田卡羅拉排列在一起,我甚至不會試圖說出這個數字,你可以看看它,理解它,或感性認識到有很多很多很多……



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