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可能遍布整个宇宙的原初黑洞会撞到地球吗?

可能遍布整个宇宙的原初黑洞会撞到地球吗?

可能遍布整个宇宙的原初黑洞会撞到地球吗?

据新浪科技:国外媒体报道,在许多人看来,黑洞是宇宙中相当可怕的存在。它们无比黑暗,有着强大的引力,似乎有着某种不祥的意味。如今,天体物理学家又提出了一种假想的黑洞类型:原初黑洞。这种黑洞不是由恒星坍缩而成,而是形成于宇宙的最初时刻,并充斥于我们现今的宇宙。

那么,一个这样的远古怪物冲向地球的几率有多大?一位天体物理学家对此进行了计算。

诞生于大爆炸

早期的宇宙既狂野又复杂,与我们今天所处的温和宇宙截然不同。在大爆炸的最初时刻,宇宙发生了剧烈的相变。尽管科学家们已经初步理解了大爆炸最初几分钟的物理现象,但在那之前发生的事情却一直笼罩在神秘之中——相关的数学计算也异常复杂。

要形成黑洞,需要一些相当极端的条件,比如一颗恒星在其生命的最后时刻发生坍缩。在宇宙诞生的最初几秒钟里,恒星并不存在,但可能存在形成黑洞的合适条件;原初黑洞的形成,所需要的只是将大量的物质或能量塞进一个足够小的空间。

在宇宙遥远的过去,在我们尚未探测到的宇宙未知领域,可能正好存在一些条件,使原初黑洞充斥着整个宇宙。这些黑洞可能有不同的质量,取决于它们形成的条件。不过,科学家几十年来对原初黑洞的搜索毫无结果,使人们对它们的兴趣逐渐减弱。直到不久前,我们终于有了一个高效的探测工具——激光干涉仪引力波天文台(LIGO)。

当LIGO首次探测到黑洞碰撞所产生的引力波时,天文学家发现,这些黑洞的质量相当奇特,每一个都有太阳质量的几十倍。这个质量范围很难通过常规的恒星黑洞合并来实现,因为这样的合并事件必须足够频繁,才有可能形成如此规模的黑洞。于是,原初黑洞又回到了天文学家的视野当中。

寻找原初黑洞

关于早期宇宙发生的各种过程,如果有某种奇特的机制能产生黑洞的话,那就不会只产生几个黑洞,而是会充满整个宇宙。事实上,宇宙中可能存在着足够多的原初黑洞,至少可以作为一部分暗物质的解释;据天文学家估计,神秘的暗物质占宇宙中所有物质的80%以上。

最近发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文中,科学家假设宇宙中可能存在着数量惊人的小型黑洞。它们会经历怎样的变化?

事实上,黑洞并不是100%黑色的,它们会通过霍金辐射失去质量。霍金辐射是发生在黑洞事件视界的复杂量子力学过程,允许一些粒子和辐射从黑洞逃逸。黑洞越小,其质量损失就越快。小于1亿吨的黑洞——比一颗典型的小行星略轻——在当前的宇宙年龄中将失去大约一半的质量。对于更大的黑洞,在当前的宇宙年龄下,只会因霍金辐射损失一小部分质量。

每个星系中小型黑洞的总数取决于星系中有多少暗物质,以及每个黑洞有多大。不过,无论怎么分,不同星系中应该都有很多小型黑洞。

而且,这些黑洞的运行都很快。根据计算机模拟和星系动力学的观察结果,暗物质的速度超过每秒160公里。以这样的速度,一个小行星质量的黑洞可以在几周内覆盖木星和地球之间的距离。那么,我们应该害怕这些黑洞撞上地球吗?

原初黑洞与地球的碰撞

如果一个小行星质量的黑洞撞击地球会发生什么?简单来说:灭顶之灾。黑洞会像一把加热的刀刺穿黄油一样,刺穿我们星球的表面;另一方面,黑洞会立即开始减速,因为它会与地球的引力相互作用。任何原子或分子(或者我们每个人)在穿过事件视界之后,就会从已知的宇宙中溜走,再也看不见。事件视界是黑洞的边界,在这个边界之内,任何东西,甚至光,都不能逃脱。

在最理想的情况下,黑洞会从地球的另一侧离开,留下幸存者来收拾残局。在最糟糕的情况下,黑洞会落在地核的位置,在那里地球的引力将足以让黑洞开始“进食”。最终,黑洞会吞噬我们整个星球。

值得庆幸的是,根据这篇论文的计算,黑洞落在地核上的几率相当小——它们的运行速度实在太快了。

另一方面,地球与黑洞的遭遇还会导致另一个令人不快的结果:升温。在穿过地球的过程中,黑洞会吸积物质,而吸积会产生热量(激活星系核的也是这种热量)。一个小行星质量的黑洞撞上地球后,最终释放的能量与1公里宽的小行星撞击所释放的能量差不多。在6500万年前,一颗如此规模的小行星撞击地球后,导致了恐龙的灭绝。

幸运的是,黑洞碰撞可能非常罕见。根据这篇论文的计算,在最“乐观”的情况下(以科学家的标准,即星系中黑洞的数量达到最大值的情况),可能每十亿年左右才会发生一次碰撞。因此,对于所谓的黑洞撞地球,我们不必过于担心。

机器头条新闻 news.ji-qi.com)综合整理。

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