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天文學家發現尺度最大的宇宙結構

臺北天文館_96
・2013/01/17 ・937字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 527 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

一組由英國中蘭開郡大學(University of Central Lancashire,UCLan)學者Roger Clowes領軍的研究團隊,發現迄今已知最大的宇宙結構。這個被稱為大類星體群(large quasar group,LQG)的結構,綿延達40億光年之長。

類星體是宇宙早期活躍星系的核心部分,正經歷短暫的異常明亮時期,即便在遙遠的宇宙這端,也看得到它們所發出的光。這個時期僅有約1000萬~1億年左右,以宇宙137億年的天文尺度而言,真的是非常「短暫」。

從1982年開始,天文學家就知道類星體會群聚,形成規模龐大到讓人驚訝的LQG結構。Clowes等人所辨識LQG的規模大到足以挑戰所謂的宇宙原則(Cosmological Principle)假設:當以夠大的尺度觀看宇宙時,不論從那個方向觀看宇宙,看起來的樣子應該都是相同的

現代宇宙論是基於愛因斯坦的研究成果而來,同時也依賴這個宇宙原則假設而推展。然而,雖然大家用得這麼高興,也有人「合理懷疑」,卻從未有任何觀測予以證明它究竟正確與否。

我們銀河系和最近的大型星系—仙女座星系(Andromeda Galaxy,M31)相距約0.75百萬秒差距(Megaparsecs,Mpc),相當於250萬光年。而星系彼此群集組成的星系團,直徑大約是 2~3Mpc。一般LQG的尺度則都在200Mpc以上。基於宇宙原則和現代宇宙論所得的計算,以天文物理學的角度而言,天體的尺度不能超過 370Mpc。然而,Clowes等人發現的這個LQG尺度高達500Mpc。由於它是長條狀的,因此它最長的部分更多達1200Mpc(相當於40億光年),大約是銀河系到仙女座星系的1600倍遠。

Clowes表示:雖然測量LQG的尺度是個非常困難的工作,但最終還是成功達成目的。即使用光的速度跑,也得花上40億年的光陰才能越過這個 LQG。這是個巨大的驚喜,因為它違背了現行對宇宙尺度的瞭解,挑戰自愛因斯坦以來被普遍接受的宇宙原則。Clowes等人計畫繼續搜尋類似的大尺度結構,讓這個宇宙原則的挑戰者能更有份量,或許未來有一天現代宇宙論會因而改寫。

圖片說明:背景顯示在該LQG所在距離的類星體分佈密度,顏色愈深者代表此處有愈多類星體,反之顏色淺者少有類星體。而Clowes等人發現的LQG則以 黑色圓圈標示,由圖中可見這個LQG綿延成串。紅色十字標示的則是另一個小一些的LQG。整張圖相當於天空29.4度×24度的範圍。Credit: R. G. Clowes / UCLan

資料來源:Astronomers discover the largest structure in the universe. Royal Astronomical Society (RAS) [11 January 2013]

轉載自 網路天文館

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被吸進黑洞會怎樣?黑洞和一般的洞,哪裡不一樣?——《宇宙大哉問》
天下文化_96
・2022/09/24 ・2414字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 作者/豪爾赫.陳、丹尼爾.懷森
  • 譯者/徐士傑、葉尚倫

如果我被吸進黑洞會怎麼樣?

很多人似乎都有這個疑問。

如果路上突然出現一個黑洞,會發生什麼事?圖/天下文化提供

「進入黑洞後會發生什麼事呢?」在許多科學書籍中都有提到,也是我們聽眾和讀者經常提出的問題。但是為什麼大家對這問題特別有興趣呢?難道公園裡處處都是黑洞?或是有人計畫在黑洞附近野餐,但又擔心放任他們的孩子在旁邊跑來跑去會發生問題?

可能不是。這個問題的吸睛度與實際上會不會發生無關,而是源自我們對迷人太空物體的基本好奇心。眾人皆知,黑洞是神祕莫測的奇怪空間區域,是時空結構中與宇宙實體完全脫節的「空洞」,任何東西都無法逃脫。

不過,掉入黑洞是什麼感覺呢?一定會死嗎?和掉進普通洞裡的感覺有什麼不同?你會在洞內發現宇宙深處的祕密,還是看到時空在你的眼皮子底下伸展開來?在黑洞裡面,眼睛(或大腦)能正常發揮功能嗎?

只有一種方法可以找到答案,那就是跳進黑洞。所以抓起你的野餐墊,和你的孩子說聲再見(也許是永別),然後牢牢抓緊,因為我們即將深入黑洞公園展開終極冒險。

讓我們跳進黑洞尋找答案吧!圖/天下文化提供

接近黑洞

當你接近黑洞時,注意到的第一件事可能是,黑洞確實看起來就像「黑色的洞」。黑洞是絕對黑色,本身完全不發射或反射光線,任何擊中黑洞的光都會被困在裡面。所以當你觀察黑洞時,眼睛看不到任何光子,大腦會將其解釋為黑色。

黑洞也是個不折不扣的洞。你可以將黑洞視為空間球體,任何進入黑洞的東西都會永遠留在裡面。這是因為已經留在黑洞內的東西所造成的重力效應:質量在黑洞中被壓縮得十分密集,進而產生巨大的重力影響。

為什麼?因為離有質量的東西愈近,重力愈強,而質量被壓縮代表你可以十分靠近質量中心。質量很大的東西通常分布得相當分散。以地球為例,地球質量大約與一公分寬(大約一個彈珠大小)的黑洞等同大小。如果你與這個黑洞距離一個地球半徑長,感受到的重力就如同站在地球表面一樣,都是 1g。

如果你與黑洞距離一個地球半徑長,感受到的重力就如同站在地球表面一樣。圖/天下文化提供

但是當你分別接近兩者中心時,會發生截然不同的狀況。當你愈靠近地球中心點,愈感覺不到地球重力。那是因為地球圍繞著你,把你平均的往各個方向拉。相反的,當你離黑洞愈近,感受到的重力愈大,因為整個地球質量近在咫尺的作用在你身上。這就是黑洞強大的威力,超緊緻質量對周圍事物立即產生巨大影響。

當你離地球中心越近,就越感受不到重力,但當你離黑洞中心愈近,感受到的重力卻越大。圖/天下文化提供

真正緊緻的質量會在自身周圍產生極大重力,並且在一定距離處,把空間扭曲到連光都無法逃脫(請記住,重力不僅會拉動物體,還會扭曲空間)。光不能逃脫的臨界點稱為「事件視界」,在「某種程度」上,事件視界定義了黑洞從何處開始,以此距離為半徑的黑色球體則稱為黑洞。

黑洞的大小會隨著擠進多少質量而發生變化。如果你把地球壓縮得足夠小,會得到一個彈珠大小的黑洞,因為在大約一公分距離內,光再也無法逃脫。但是如果你再壓縮更多質量,黑洞半徑就會更大。例如,你把太陽壓縮變小,空間扭曲程度更高,事件視界更遠,大約發生在距離中心點三公里處,因此黑洞寬度約六公里。質量愈大,黑洞愈大。

黑洞的大小會隨著擠進多少質量而發生變化。圖/天下文化提供

其實,黑洞的大小並沒有理論限制。在太空中我們已探測到的黑洞寬度,最小約有二十公里,最大可達數百億公里。實際上,黑洞形成的限制只有周圍環繞物質的多寡,以及所允許的形成時間。

當你接近黑洞時,可能會注意到的第二件事是,黑洞通常不孤單寂寞。有時你會看到周圍東西掉進黑洞。或者更準確的說,你會看到東西在黑洞周圍旋轉等待落入。

這種東西稱為「吸積盤」,是由氣體、塵埃和其他物質組成。這些物質沒有被直接吸入黑洞,而是在軌道上盤旋等待、螺旋進入黑洞。這景象對於小黑洞而言,可能不是那麼令人印象深刻,但如果是超大質量黑洞,確實值得一看。氣體和塵埃以超高速度飛來飛去,產生非常強烈的純粹摩擦力,導致物質被撕裂,釋放出許多能量,創造出宇宙中最強大的光源。這些類恆星(或稱類星體)的亮度,有時比單個星系中所有恆星的亮度總和還要高數千倍。

超大質量黑洞能釋放出許多能量,創造出宇宙中最強大的光源。圖/天下文化提供

幸運的是,並不是所有黑洞,甚至是超大質量黑洞,都會形成類星體(或耀星體,就此而言,像是吃了類固醇的類星體)。大多數時候,吸積盤並沒有合適的東西或條件來創造如此戲劇化的場景。這也算是一樁美事,否則的話,你一靠近活動劇烈的類星體,可能會讓你在瞥見黑洞之前就氣化了。希望你選擇落入的黑洞周圍有個漂亮的、相對平靜的吸積盤,讓你有機會接近並好好欣賞。

——本文摘自《宇宙大哉問:20個困惑人類的問題與解答》,2022 年 8 月,天下文化,未經同意請勿轉載。

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黑洞甜甜圈之後:宇宙噴火槍 3C 279 黑洞噴流影像現蹤跡!——《科學月刊》
科學月刊_96
・2020/04/27 ・3964字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

  • 文/陳明堂,中央研究院天文所及天文物理研究所研究員,兼天文所夏威夷運轉副所長。

去 (2019) 年,臺灣黑洞團隊與事件視界望遠鏡 (Event Horizon Telescope, EHT) 公布第一張黑洞照片。一年後,他們雖然沒有呈現新的黑洞照片,卻推出一張所未見的黑洞噴流影像。黑洞噴流如同兩隻金魚的發光體,起初讓研究團隊摸不著頭緒。所幸 EHT 強大的解析能力逐漸解開噴流的真面目,原來圖片左上的影像是噴流的源頭,右下則是逐步遠離的噴流。此外,這把宇宙等級的噴火槍其實是耀變體,在觀測中展現出許多令人驚奇的特性。

圖/Kim et al. (2020), EHT Collaboration

宇宙級的噴火槍:3C 279

在去年公布的首張黑洞影像後,事件視界望遠鏡團隊今 (2020) 年又再次發表另一張超高解析度的影像(下圖)。這次的目標是一個叫做 3C 279 的星體,影像呈現出一對橢圓狀的發光體。這兩個光體的位置左上右下,似乎處在一種隨遇而安的狀態。與去年發表的黑洞甜甜圈不同,反而像在一潭黝黑的池水中,偶爾浮上水面的兩條金魚。

今年 EHT 公布的 3C 279 影像。圖右是本次拍攝到的黑洞噴流,根據EHT 的分析,左上光影是噴流的源頭,右下光影則是正在遠離源頭的噴流。
圖片來源/J.Y. Kim (MPIfR), Boston University Blazar Program (VLBA and GMVA), and the Event Horizon Telescope Collaboration

3C 279 是一個類星體(quasar,下圖),位在室女座(Virgo Constellation,又稱處女座)附近,靠近春季大三角 (Spring Triangle) 的角宿一 (Spica)。

雖然肉眼看不見 3C 279,但是從過去的觀測,天文學家知道它是銀河系外頭的另一個星系。它發出的訊號,從低能量的無線電波、紅外線到可見光、紫外線延伸至高能量的 X 光,應有盡有;甚至也會發出強烈的超高能量的射線。

藝術家筆下的類星體 (quasar) 想像圖。 圖/ESO/M. Kornmesser

與去年的 M87* 黑洞相比,為什麼這次的影像中沒有看到甜甜圈呢?

因為 3C 279 距離地球太遠了,相比之下,去年拍到 M87* 離地球「僅僅」5500 萬光年,而 3C 279 則幾乎是 100 倍遠的距離。不僅如此,根據天文學家的估計,3C 279 中心黑洞的大小還不到 M87* 的五分之一。由於又小又遠,因此以目前 EHT 的影像解析能力,還無法完全看到 3C 279的黑洞,所以在此影像中才看不到任何的甜甜圈。

黑洞物理參數的比較

黑洞名稱

天空位置 距離地球 估計質量 天空視角

人馬座 A*
(Sgr A*)

人馬座
(射手座)

26000 光年

4 百萬個太陽

50 微角秒

M87*

室女座
(處女座)

55000 萬光年

65 億個太陽

38 微角秒

3C 279 室女座
(處女座)
53 億光年 10 億個太陽

0.06微角秒

看不見甜甜圈沒關係,EHT 還是有辦法解析!

雖然看不到黑洞,但是天文學家可以利用 EHT 的超級解析能力來研究黑洞外圍的物理現象。

當環繞黑洞的星際物質從吸積盤掉進黑洞時,並非所有物質都會進入黑洞之中。其中一部份的物質會以電漿能量包的形式,以極高的速度從黑洞的兩個極點朝外噴出,物質噴出的速度趨近光速,這就是所謂的噴流。目前科學家還不了解噴流的確切成因,但是一般認為是吸積盤與黑洞周遭的磁力場所造成,這也是 EHT  的科學家研究 3C 279 的主要動機。

人們對黑洞的了解是建立在愛因斯坦的廣義相對論。黑洞是經由重力塌縮 (gravitational collapse) 後形成的星體,它具有質量、自轉和事件視界 (event horizon)。根據理論,任何發生在事件視界裡面的資訊都無法傳遞到外面,所以對外界的觀察者而言,黑洞的物理性質來自於事件視界之外的空間,因此事件視界代表黑洞的視覺大小。

2017 年 4 月的觀測期間,EHT 除了使用參與團隊的天文台之外,還另外動用其它兩組望遠鏡陣列,總共三組陣列透過不同的電波波長擷取 3C 279 的影像。其中,長波段的影像(超長基線陣列 VLBA 波長 7 mm)擷取到 3C 279 大範圍的相貌,影像明顯顯示左上角黑洞所在的熱點及從熱點衝往右下方向的噴流;中波段的影像(全球毫米波特長基線陣列 GMVA 波長 3 mm)把目光聚焦在靠近黑洞和噴流的起始點,期望從影像中能透露出關於噴流起源的訊息。但結果卻不盡人意,此波段呈現出來的影像幾乎是長波長的翻版,導致很難從結果中分辨出熱點和噴流之間的差別。

要看得更仔細, EHT 使用 8 座次毫米波電波觀測站同時朝熱點觀看,能提供更細微的影像解析能力(波長 1.3 mm),所得到的影像與中、長波段的結果相比,的確有出乎意料的發現。EHT 的影像出現左上與右下兩個獨立的部份,經由影像分析,EHT 團隊科學家認為右下部份訊號的移動方向與速度,和中、長波長影像中的噴流類似,因此他們認為右下部分的光影是大尺度噴流的一部份。此結論比較是可以預期,而沒有太多的爭論。可是該如何解釋位於左上的訊號就不是那麼容易了。

猶如宇宙噴火槍的耀變體

說到這裡,如果讀者對類星體有些認識,可能會猜測左上的光影應該是黑洞吸積盤發出的能量,黑洞就躲在巨大的吸積盤中間;而右下部份的狹長光影就是黑洞的噴流結構。噴流與吸積盤呈現接近 90 度的相對位置,此猜想符合天文學家想像中的類星體(下圖),可是問題卻沒有那麼簡單。

耀變體與類星體的示意圖,上圖的耀星體噴流方向非常靠近從地球的觀測視線。

3C 279 是類星體中的特殊例子,特別的地方在於它的噴流方向非常接近觀測的視線。如果把噴流當作是一把宇宙噴火槍的火焰,那麼在地球上觀看 3C 279 的方向幾乎是往火槍的噴嘴裡頭看進去,高能量的噴流就只對著地球上的觀測者打出來。由於都卜勒效應 (Doppler effect) 的關係,此噴流看起來會特別亮,因此天文學家給這類型的類星體一個特殊的名字:耀變體(blazar,或稱耀星體)。

令人匪夷所思的觀測結果

換句話說,從地球的角度觀測,3C 279 除了具有一個非常強烈的中心訊號源外,天文家認為應該可以看到整個吸積盤才對,並認為從此角度觀測,吸積盤應該是接近圓形。但是在 EHT 的影像中,左上的光體卻是個狹長的橢圓形,該如何解釋異形怪狀的吸積盤,對理論學家是一大挑戰。

有一種解釋說法認為,左上與右下的光影其實是一樣的,都是噴流的高能量聚集的電漿能量包。二者不同之處在於,左上的能量包非常接近黑洞的噴嘴,並以更對準觀測者視線的角度而來,當然此角度並不完美,因此高能噴流的還是會在觀測的視線中投射出一個狹長的橢圓光影。雖然可以合理解釋觀察到的左上光影,但又該如何解釋左上與右下的能包移動的方向似乎不一樣?難道噴流會改變它的方向?

關於這一點,天文學家從其它類星體的觀測經驗,知道由於吸積盤附近的強大磁場作用,噴流的確有可能改變方向。在類星體中心的磁場作用下,噴流的路徑可能比上下 360 度翻滾的雲霄飛車還複雜,因而造成 EHT 觀測到的奇怪影像,所以目前 EHT 的團隊相信這是一個比較合理的解釋。

觀測「超光速」移動的噴流?

這次 EHT 共花了4 天的時間觀測 3C 279,而每天都會產生一組非常類似的影像,經過仔細檢查,EHT 的團隊發現影像中的兩個光體的距離每天都有些不同。事實上,兩個光體正在分開中。此觀察符合前一段的論證:左上的光影代表噴流的源頭,右下是正在離開的噴流。

有了 EHT 望遠鏡的超級解析度,天文學家可估計噴流的移動速度。EHT 的團隊發現右下的能量正以超過 10 倍光速的速度離開噴流的源頭位置。讀者可能會納悶,超光速運動是有可能的嗎?

其實天文學家在半世紀前就已經知道,類似耀星體所發出來的噴流「看起來」會有超光速現象 (superluminal motion)。如此奇怪的現象是因為高能量的噴流速度接近光速,但是由於觀測角度的關係,從遠方看起來噴流的速度超過光速。此現象其實可以用相對論解釋,所以看起來超光速並不代表真正超越光速。

 

超光速運動真的是有可能的嗎?圖/GIPHY

宇宙的更多故事等著被挖掘

53 億年前,那時太陽系正在慢慢成形,地球根本還沒存在。然而,隨著科學的進展,一個發生在距離地球 53 億光年外的物理現象,竟然被天文學家看到了!

此次 EHT 發布的影像雖然沒有如同去年 M87* 黑洞的影像引起一陣轟動,然而 3C 279 的影像透露出來的新資訊,似乎讓天文學家產生更多的問題與好奇。這就是科學發展,隨著 EHT 突破性的觀測儀器發展,人們將會看到許多前所未見的現象,並引導好奇的科學家們,更進一步了解所處在的宇宙。

突破性的觀測儀器發展,將會引導好奇的科學家們,更進一步了解所處在的宇宙。圖/GIPHY

2017 年參與 EHT 的八座望遠鏡中,臺灣參與建造或運作的一共有三座,包含夏威夷的次毫米波陣列 (SMA)、詹姆士克拉克麥克斯威爾望遠鏡 (JCMT) 和智利的阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列 (ALMA),再加上貢獻運作經費與觀測人力,讓臺灣團隊占有顯著的地位,這也是總共 13 席的 EHT 董事成員,臺灣中研院就占兩席的原因。

臺灣團隊一手主導的格陵蘭望遠鏡,直到 2018 年才加入 EHT,並參與 3C 279 的觀測。目前的觀測資料正在處理中,EHT 團隊期待格陵蘭望遠鏡的加入,能夠揭露更多噴流結構的細節,能讓天文學破解出黑洞周遭的祕密。如此的結果將會大大的提升臺灣天文學家在黑洞研究的地位,也讓臺灣獨特的貢獻受到世人的重視。

延伸閱讀

  • Jae-Young Kim et al., Event Horizon Telescope imaging of the archetypal blazar 3C 279 at an extreme 20 microarcsecond resolution, Astronomy & Astrophysics, 2020.

本文轉載自《科學月刊》 宇宙中的噴火槍—黑洞噴流影像現蹤跡

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黑洞裡面是什麼?還有那些恆星死亡的身後事——《霍金大見解》
天下文化_96
・2019/03/12 ・2039字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

編按:本書為霍金留給世人的 10 個大哉問與見解,期盼讀者能藉由站在霍金這位巨人的肩膀上得到更多啟發與省思。本文為大哉問之五:黑洞裡面是什麼?

白矮星、中子星、類星體,都是恆星崩陷後的產物

對一顆正常的恆星而言,壽命可以有數十億年以上,在這段生命裡,絕大多數的歲月,它都是藉由把氫轉換為氦的核融合過程所產生的熱壓力,來對抗因自身質量所產生的重力。然而,氫燃料終有燃燒殆盡的一天。此後,恆星便會開始收縮。

白矮星。圖/pixabay

在某些情況下,它能承受得住自身的重力崩陷,只是變成密度很大的一個星核,稱為白矮星。然而印裔美籍物理學家錢卓塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar, 1910-1995)在 1930 年證得,白矮星的最大質量約為太陽的一點四倍。蘇俄物理學家蘭道(Lev Landau, 1908-1968)也獨立計算出相似的數值,並把這個完全由中子組成的緻密星體,命名為中子星。

對於另外無數個質量大於白矮星或中子星的恆星,當它們在核燃料耗盡之後,命運將會如何呢?稍後以研發原子彈而著名的歐本海默(Robert Oppenheimer, 1904-1967)曾對此做了一番研究。1939 年,歐本海默與沃科夫(GeorgeVolkoff, 1914-2000)、史耐德(Hartland Snyder, 1913-1962)共同計算出:

這樣的大恆星,熱壓力將無法與自身的重力相抗衡。

再者,如果忽略這個熱壓力,一顆均勻球形對稱的星體將會收縮成一個密度無限大的點,稱為奇異點。

奇異點(Gravitational singularity)。圖/wikimedia

違反時空平坦假設的奇異點:時空曲面上的曲率無限大

然而,我們所有關於空間的理論,都是構築在「時空是平坦的」假設上,因此,這些理論都無法適用於奇異點上,因為奇異點在時空曲面上的曲率為無限大。事實上,奇異點標誌著空間與時間的終點。這就是愛因斯坦覺得非常反感的東西。

接著,第二次世界大戰干擾了後續的研究。大多數的科學家,包括歐本海默在內,都把注意力轉向核物理學,至於恆星崩陷的議題,則被大家拋諸腦後。一直到發現了類星體(quasar),科學界才又重新注意到這個問題。第一顆類星體 3C 273 是在 1963 年發現的,隨後天文學家又陸續發現許多顆類星體。

第一顆類星體 3C 273 是在 1963 年發現的。圖/wikipedia

類星體是極度明亮的活躍星系核(位於星系中心的質量密集區域),輻射出來的電磁波功率非常巨大,但是由於距離地球非常遙遠,所以在可見光波段,看起來只是「類似」星狀的微弱光點。由於類星體的靜止質量並未大量減少,但釋放出來的能量卻遠大於質能轉換的結果,因此這些能量的來源不單只是核反應而已。唯一可能的解釋是,這些能量來自重力崩陷而釋放出來的重力能。

類星體的強電磁波,能量來自重力崩陷的重力能

恆星的重力崩陷,重新成為科學研究的焦點。當重力崩陷發生時,星體的重力會把周圍的所有物質向內聚集。很顯然,一顆均勻的球形恆星,最終會收縮成一個密度無限大的奇異點。但是,如果這顆恆星不是均勻的球形星體呢?由於物質的分布並不均勻,是否會讓崩陷的過程也不均勻,從而避開奇異點的生成呢?

潘若斯在1965 年提出一篇著名的論文,僅僅根據重力只有吸引力的這個事實,證明了即使恆星不是均勻球形的星體,崩陷的最終結果仍會是一個奇異點。

潘若斯(Roger Penrose)提出宇宙審查猜想(cosmic censorship conjecture)。圖/wikipedia

愛因斯坦方程在奇異點裡,因無法定義而失效了。也就是說,對於這個密度無限大的點,我們無法預測它的未來。這意味著,每當恆星發生崩陷時,就會有詭異而未知的事情發生。只要奇異點不是「裸露」的,換句話說,有個屏蔽(即事件視界)把它與外界區隔開來,那麼無論在奇異點上發生什麼事,便都與我們無關。於是,潘若斯提出了「宇宙審查猜想」(cosmic censorship conjecture):

所有由恆星或其他星體因崩陷所形成的奇異點,總會有一個事件視界將它隱匿起來,因而任何人都無法觀測到黑洞內部。

黑洞是一個重力極強、以致光都無法脫離的區域。宇宙審查猜想幾乎可以斷定是正確的了,因為所有希望證偽的嘗試都失敗了。

黑洞無毛?無論丟甚麼進去,看起來都一模一樣

當惠勒於 1967 年提出「黑洞」這個詞時,它取代了原先的名詞「凍星」。惠勒新造的這個詞,強調了讓人感興趣的是恆星崩陷之後的殘餘物本身,而與它的形成過程無關。這個新名詞很快就流行了起來。

從外面,你無法知道黑洞內部是何模樣。無論你朝著它丟進什麼東西,或是它原本是什麼東西、它是如何形成的,黑洞看起都一模一樣。惠勒對於這種現象,有一句著名的描述:「黑洞沒有頭髮」(A black hole has no hair,也簡稱
「黑洞無毛」)。

本文摘自《霍金大見解:留給世人的十個大哉問與解答》,天下文化,2019 年 2 月出版。

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