黑洞中心聚集了黑洞的所有质量,它是一个密度无穷大的点,被称为奇点。根据主流的物理理论,黑洞有一个边界称为事件视界,一旦越过这个边界,连光都无法逃脱。
在奇点上,描述时空的数学完全崩溃了,因此广义相对论也无法预测奇点邻域内粒子的行为。奇点的引力是无限强的,任何靠近它的物质都会被拉过去。幸运的是,奇点都是包裹在事件视界之内的。
自从天文学家发现黑洞以来,人们就一直在想:有没有可能存在裸奇点,也就是说在没有相关视界的情况下形成一个奇点。裸奇点是一个非常危险的地方,因为它的存在会使许多物理定律被打破,会危及到整个宇宙。而对于传统奇点来说,就算它是一个未知和极端的地方,但它也是被锁在事件视界之内。
到目前为止,我们只能确认一种奇点的形成方式。当大质量恒星消耗完燃料之后,它就会在自身引力的作用下坍缩成黑洞。但是,当这种情况发生时,奇点自然会有一个视界。
但是,当我们更详细的观察广义相对论所涉及的数学时,我们会发现理论上裸奇点是可以存在的。克尔黑洞是一类可以旋转的黑洞,当黑洞开始旋转的时候,它就可以在外面的视界范围内形成第二个视界。黑洞旋转得越快,两个视界靠得越近。在极端情况下,这两个视界会重合并互相抵消,于是奇点就裸露出来了。
不过,到目前为止,我们还没有发现旋转速度足够快的黑洞,因此也没有发现裸奇点。重要的是,我们也无法区分研究对象是普通的黑洞还是裸奇点。11月12日,在预印本服务器上发表的一篇论文解决了这个难题。根据该论文的说法,裸奇点的吸积盘的表现形式和普通黑洞有很大的区别。
尘埃或气体会被黑洞的引力所吸引,形成一个绕黑洞快速旋转的吸积盘。在此吸积盘中,尘埃或气体颗粒会产生高速摩擦,产生很高的热量并发出耀眼的光芒。吸积盘与黑洞是相互影响的,吸积盘本身的引力会扭曲中心的致密天体,而这种扭曲会微妙地改变附近的引力分布,从而又影响了吸积盘中粒子的旋转路径。
理论物理学家发现,由于裸奇点与普通黑洞的引力分布不同,导致裸奇点的吸积盘的亮度会更高。虽然目前我们的望远镜还无法分辨两者亮度的区别,但是在未来,更好更大的望远镜将能做到这一点。如果我们因此而找到了裸奇点的存在,那么可能会揭示宇宙的一些最深处的奥秘。
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