那么宇宙中到底有多少黑洞呢?答案是:没人真的清楚这事儿。但是,有非常可靠的证据表明,人马座A*其实是一个黑洞,它是人马座中一个极为强大、坚实的辐射源,位于我们的银河系中心,一个亮得不可思议的吸积盘围绕着它。我们有此猜想的原因是,据我们观察,紧挨着它有许多发出辐射的恒星。从它们飞快地环绕一个共同的中心旋转,我们可以推断,那里一定有一个黑洞,质量大概是太阳的400万倍。
实际上,在天文观测的支持下,天体物理学家假设大多数已知星系均是如此:星系中央有一个超大的黑洞,整个星系都围绕着它旋转。
只可惜,除了这一点,我们很难判断出宇宙中黑洞的总数量,就算银河系内的数量我们也无从得知。我们的银河系中有几千亿颗恒星,其中很多恒星的质量都足以让它们在燃料用尽后坍缩并形成黑洞。因此,黑洞应该很常见。不过,目前我们还没找到一个可以让我们非常确定地说它是黑洞的星体,只是有一些比较靠谱的候选者而已。问题是,隔着这么远,我们若想看出非常亮的恒星和黑洞的吸积盘之间的区别非常难。离我们最近的黑洞候选者也在几千光年之外。
其中一个叫天鹅座X-1,是个很强的X射线源,距离我们大约有6700光年[1]。基普·索恩和斯蒂芬·霍金之间有一个著名的赌约,他们赌的是天鹅座X-1到底是不是黑洞。到现在为止,证明那是个黑洞的证据非常扎实,所以霍金愿赌服输,给索恩订阅了一年的美国成人杂志《阁楼》。
[1]截至目前最新的测量结果为7240光年,由《科学》和《天体物理学报》于2021年2月联合发布。
掉进黑洞会怎样?
简单来说,你会死。答案令人伤心,但却是真的。不过你会以非常有趣的方式死去,这事儿值得多说两句。
当你距离黑洞非常远的时候,你向它坠落,感觉就像在宇宙任何地方的自由下落一样:你会有失重感。所以,除了那个小黑点离你越来越近,其他的你什么都不会注意到。
当接近视界时,你依然在自由下落,但是你看周围的其他恒星时,会注意到一件奇怪的事。它们的影像越来越扭曲,因为从黑洞附近经过的光会绕过它。标志着视界的黑色领域占据了越来越多的天空,它似乎在长大,越来越多地包裹住你。
就在你进入视界前不久,最后出现在你视野中的恒星好像是你通过一个狭窄的隧道看到的,提醒你一下,你此时还没有进入黑洞——只不过此时恒星发出的大部分光线无法到达你的眼睛。相反,这些光线被吸进了黑洞中。
就在你进入视界的那一刻,最后一点正常宇宙的画面也消失在你的视野中了。从那时起,不多时你就会撞上奇点。
你会在这件事发生的前一秒死去。尽管整个过程中你都在自由下落,但到了某个阶段,这种潮汐之力会强大到你无法生还。你的身体中更靠近黑洞的部位会比稍远的部位承受多一些的引力。在你离黑洞还有一定距离的时候,这个区别或许没什么。不过,在你落向奇点的旅程中,这会变成一个相当大的区别,你会因此被拉得又长又细,最后被撕得四分五裂。有些人管这个过程叫“意大利面化”(spaghettification)。
在你落向奇点的过程中,这种事到底什么时候发生取决于黑洞的大小。如果黑洞较小,它的视界离中心特别近,那么你早在跨过有去无回点之前就会死掉。黑洞的质量越大,其视界距离其中心就越远。举例来说,对于和天鹅座X-1一样重的黑洞,进入其视界后的人固然会被拉扯成碎片,但在视界边缘的时候,你可能其实还觉得挺舒服呢。
有趣的是,这里描述的一切都是从你的视角来看的。遥远的观测者用一台优秀的天文望远镜看到的可能是不同的场景:她倒是依然能看到你逐渐靠近视界的过程,不过,随着你与视界越靠越近,她可能会看到你下落的速度越来越慢,虽然你还在持续靠近视界,但好像你怎么也无法到达那里。她还会看到被吸入黑洞前的你静止在视界边缘,但其实当时你早已经消失在黑洞里了。
会出现这种情况其实是因为视界的属性:视界背后的光线永远无法逃脱黑洞的引力,也永远无法到达观测者的眼睛。而非常接近视界的光可以逃过黑洞的吸引,但可能会花上好长时间才能成功逃脱。你进入视界前一秒发出的光线得花上几个世纪的时间才能挣脱引力的怀抱,到达观测者的眼睛。在这番挣扎中,光会失去很多能量,从而出现红移。于是,正要跨越视界的你将随着红移成为一幅被压扁的静止画面,挂在天空中,仿佛永远不会有什么变化。