科学家揭开成熟黑洞：揭秘时间静止的特性

历史老师

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 ValienteKroon)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”(Kerrspacetime)。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·克农告诉记者说。“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(ThomasBackdahl)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。