黑洞是天下中最微妙的天体之一,不外收货于由于各样科普、科幻作品的面孔,大师对黑洞也有了一些基本的领路,比如"光都逃不出来""质料相等大,引力也相等强""足以歪曲时空"等等。此外环球有个共鸣人妖,那即是被"离黑洞太近会死"。不外,黑洞的尺寸有大有小,多大的黑洞才足以致命呢?
还真有东谈主持重扣问了这个问题,并在最近一篇发表在预印杂志上的扣问给出了科学的谜底。
微型原始黑洞穿过东谈主体的引力效应(起原:文件 [ 1 ] )
底下我们就分情况说一说。
如若你恶运掉进黑洞里 ......
1915 年,德国物理学家和天体裁家卡尔 · 史瓦西 ( Karl Schwarzschild ) 在得出爱因斯坦广义相对论近似的精准解后,冷漠了当代的黑洞见解。黑洞是天下中最极点的天体,它的引力强盛到连光都无法脱逃。
一般来说,黑洞的形成来自于一颗强盛恒星的蚀本,当燃料花费,恒星中枢在本人引力下历害坍缩,最终形成一个奇点——一个体积无限小、密度无限大的点。奇点外部围绕着一个"视界",一朝跨过这个领域,任何物资都会被弥远困在黑洞之中,就像掉进了天下的"无底洞"。但黑洞并不是统统"黝黑"的,它周围的吸积盘由高速旋转的气体和尘埃构成,会开释出极其亮堂的 X 射线,使其在深空中显得非常精通。
如若太阳的质料被挤压成一个无限小的点,它将形成一个半径约 3 公里的黑洞。如若你恶运掉进这样一个黑洞,你会阅历一种被称为"意大利面条化"的历程。由于黑洞的引力梯度强盛,围聚黑洞的一端会受到比另一端更强的拉力,你的形体会像橡皮筋同样被拉长,就像是意大利面条同样,最终在分子层面上被扯破。
"意大利面条化"的历程(起原:wiki)
而在掉入黑洞的历程中,外界不雅察者会看到你越来越慢,致使弥远停留在视界角落,因为光需要无尽久的时候能力从那儿脱逃。但对你而言,掉进去仅仅顷刻之间的事情。好音讯是,前文仅仅用太阳的质料作念了小数推算,事实上太阳"体重过轻",根柢无法我方坍缩成黑洞。
东谈主被"小黑洞"砸到
会发生什么?
这里得先作念小数阐扬,绝大普遍情况下,黑洞都口舌常强盛的,它们的质料动辄都能达到太阳的数十倍致使数百亿倍。面对这样的体量,"被砸到"昭着无从谈起。
那么,有莫得小小数的黑洞呢?
原初黑洞(Primordial Black Holes)是一类遐想的黑洞类型,扣问者觉得它们并非由大质料恒星的引力坍缩形成,而是在天下大爆炸后的极早期阶段产生的,这些黑洞的尺寸领域相等平素,质料领域可能从原子级一直到太阳质料的十万倍。
原初黑洞表示图(图片起原:NASA)
而一些表面模子觉得,原初黑洞可能是暗物资的起原。如若这一假定建立,这些迢遥黑洞的质料领域限度在 1013 到 1019 千克之间,这与小行星的质料领域十分,而我们际遇这个级别的黑洞的可能性最大。这个质料领域的黑洞,直径不到 1 微米,照旧不错"砸东谈主"了。
既然表面上果真存在"能砸东谈主"的黑洞,就不错扣问扣问东谈主体被砸到后会发生什么了。被微型黑洞"砸到",我们会濒临两种伤害:潮汐力和冲击波。
先说说潮汐力,前文提过,如若东谈主掉进黑洞,由于引力梯度强盛,围聚黑洞的一端会受到比另一端更强的拉力,形体会被扯破。而当小黑洞"撞到东谈主"时,也会对东谈主体产生引力相反。问题是,这种引力相反是否足以"意大利面条化"的扯破东谈主体组织?
计划到质料与小行星十分的黑洞直径不到 1 微米,因此即使有潮汐力,其影响领域也极小。如若它穿过东谈主体的躯干或算作,可能会变成局部损害,但不会致命,雷同于一根针穿过形体。如若黑洞穿及其部,潮汐力则可能会碎裂大脑细胞,因为大脑细胞极其脆弱,即使是 10 到 100 纳牛顿的力差合手续几微秒,也能损害脑细胞。
不外,比拟潮汐力,冲击波的危害更大。当黑洞参预东谈主体时,会产生密度波,在体内传播。这些冲击波不仅会径直损害细胞,还会传递热能,进一步加重碎裂。为了产生雷同于 0.22 口径枪弹的冲击波,黑洞只需达到 1.4 × 1014 千克的质料,而这一质料统统在可能存在的原初黑洞领域内,这样的原初黑洞就有才略把你杀死。
天然,被原初黑洞击中这件事,更像是一个真义真义的念念想施行。因为著明物理学家史蒂芬 · 霍金冷漠了一种表面,即黑洞并非不灭存在,而是会以霍金发射的面孔冉冉挥发。微型黑洞比大质料黑洞挥发速率更快,因此如若天下中存在过相等小的黑洞,它们可能照旧在天下历史中灭亡了。况兼,即使原初黑洞如实存在,其在天下中的数目与空间的渊博进程比拟,也意味着每年被其击中一次的概率小于 10-18,是以环球统统不消顾忌被其击中。
小结
快播在线观看黑洞看似是天下的"闭幕者",但它们也可能是"创造者"。霍金发射表面标明,黑洞会冉冉挥发,最终灭亡,这让科学家测度它们可能是天下轮回的一部分。而在科幻设计中,黑洞的强盛引力也可能歪曲时空,成为通往另一个天下的"虫洞"进口,简略已毕时候旅行的要津。固然我们现在无法考证这些假定,但黑洞无疑是天下中最微妙、最具挑战性的扣问对象之一,它们不仅让科学家从头念念考时候、空间和引力的实质,也激励了无数对于天下终极巧妙的想象。
参考文件
[ 1 ] Scherrer, Robert J. "Gravitational Effects of a Small Primordial Black Hole Passing Through the Human Body." arXiv preprint arXiv:2502.09734 ( 2025 ) .
[ 2 ] Kesden, Michael, and Shravan Hanasoge. "Transient solar oscillations driven by primordial black holes." Physical review letters 107.11 ( 2011 ) : 111101.
[ 3 ] Khlopov, Maxim Yu. "Primordial black holes." Research in Astronomy and Astrophysics 10.6 ( 2010 ) : 495.
[ 4 ] Carr, Bernard, et al. "Constraints on primordial black holes." Reports on Progress in Physics 84.11 ( 2021 ) : 116902.
运筹帷幄制作
作家丨 Denovo 科普作家
审核丨刘茜 北京天文馆扣问员
运筹帷幄丨丁崝
责编丨丁崝
审校丨徐来、林林
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