超大质量黑洞碰撞时释放出多少能量?

超大质量黑洞的碰撞震动了整个宇宙,艰难

来源:科学美国人

在 2026 年 1 月 23 日的“宇宙”专栏中,我写了一些宇宙中最大的爆炸:爆炸的恒星、打嗝的磁星、恒星的分裂和黑洞的碰撞。这些都值得深入研究,但也许黑洞最值得深入研究,因为从技术上讲,它们确实提供了你可以物理上进行的最深的研究。它们确实也会产生非常大的爆炸,它们的碰撞迅速释放出几乎难以理解的能量。

你可能会认为合并是两个黑洞的最终命运,这是显而易见的。毕竟,这些物体的全部特点就是吞噬东西,所以它们中的两个试图互相吃掉对方感觉是不可避免的。然而,当他们这样做时,会发生什么却一点也不简单。

当它们碰撞时,它们会释放能量——如此多的能量——这一事实似乎是不可能的。黑洞之所以是黑色的,是因为落入其中的任何物体都会进行单程旅行。一旦进入黑洞的事件视界(即它的不归点),任何东西(甚至光)都无法逃脱。但在穿过最终的“禁止通过”标志之前发生的事情才是所有行动的所在地。

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要了解原因,让我们看看双星质量黑洞,它们最初是一对相互绕轨道运行的大质量恒星。这些恒星最终会变成超新星,它们各自的核心坍缩形成黑洞,其质量高达太阳的 100 倍。这样的系统一开始就相对较少。但更罕见的是那些成对的黑洞距离足够近,最终会发生碰撞。如果这些黑洞彼此相距 10 亿公里,合并所需的时间可能比近 140 亿年宇宙存在的时间还要长。