科学家揭开成熟黑洞:揭秘时间静止的特性

存在于一个星系核心的超大质量黑洞 , 黑洞演化的终点或许是成为一种让人费解的 , 时间呈现停滞的时空状态 。现在 , 一项最新的研究提出了一种新方法 , 可以了解某个黑洞整体特性 。
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黑洞是宇宙中最神秘的天体之一 。简单地说 , 它们就是当大量物质被压缩进入一个极小的区域 , 从而使其物质密度达到极高的状态 。
尽管观测显示黑洞应当是宇宙中非常普遍的现象 , 但科学家们目前尚无法确切理解黑洞的内部状况 。爱因斯坦的广义相对论通常会被用来理解黑洞的物理特性 。
“但这是超出我们现有的物理知识的 , ”朱安·安东尼·瓦伦丁·克农(Juan Antonio Valiente Kroon)说 。他是伦敦大学玛丽皇后学院的数学家 。“要想理解黑洞内部发生的状况 , 我们需要发明新的物理方法 。”
幸运的是 , 对于黑洞演化最终状态的物理学描述可能相对更简单一些 。科学家们注意到 , 广义相对论的一个解可以得出一种状态 , 称为“克尔时空”(Kerr spacetime) 。学术界现在相信 , 克尔时空便是黑洞演化到终点时呈现的状态 。
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“一般而言 , 相对论方程及其复杂 , 因此对于一个相对论系统 , 你应用这些方程的唯一方法便是借助计算机 , ”瓦伦丁·克农告诉采访人员说 。“正因为如此 , 像克尔解这样的情况实在是一种例外 。克尔解是广义相对论少数几个清晰明确的解之一 , 拥有直接的物理学意义 。”
克尔时空是“时间独立”(time-independent)的 , 这意味着克尔时空中的任何东西都不会随时间发生改变 。这也就意味着 , 时间停滞了 。处在这种状态的黑洞事实上处于静止状态 。
“有人可能会说 , 黑洞一旦演化到这一阶段 , 就不会再发生任何改变 。”瓦伦丁·克农说 。
在他们的最新研究中 , 瓦伦丁·克农和他在玛丽皇后学院的同事 , 托马斯·贝克达尔(Thomas Backdahl)已经找到一个方程 , 可以描述一个黑洞距离达到克尔时空状态还有多远 。
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这一过程可以很快发生 , 甚至在数秒内完成 , 一切完全取决于其质量 。
为了应用这一方程 , 科学家们首先必须考察黑洞周围的一个区域 , 成称为“视界” 。视界一般被定义为黑洞的边界 , 任何物质 , 甚至光线 , 一旦进入视界范围 , 将无法逃逸 。
研究人员认为这项研究将有助于对黑洞的计算机模拟 , 并使其更逼近真实的观测数据 。
天文学家们认为大多数星系 , 包括我们所在的银河系的核心存在超大质量黑洞 。一些研究者认为这些黑洞正是克尔黑洞 。
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