Question

黑洞有能力吃掉恒星，这些被吃掉的物质去了哪里？

Answer 1

虽然人类已经直接捕捉到黑洞，但我们目前对这种极端天体的了解仍然很有限。因为黑洞被事件视界所覆盖，阻挡了我们对黑洞的观测，尤其是让我们无法观测到黑洞的内部。

如果黑洞能够吞噬一切，包括恒星和光，那么，这些物质最终会去往何方呢？

黑洞会产生极端的引力作用，它们会摧毁附近的东西，并将之拉入有去无回的“深渊”。如果有一颗恒星足够靠近一个黑洞，恒星不会直接掉进黑洞之中。而是由于黑洞对恒星不同部位施加的引力作用相差很大，这就会产生强大的潮汐力，从而把恒星撕成碎片。这些碎片会环绕黑洞旋转，形成一个吸积盘。

虽然黑洞本身是完全不发光也不反光，但在黑洞引力的作用下，吸积盘中的物质会螺旋靠近黑洞。由于物质之间的剧烈摩擦效应，导致吸积盘中会发出大量的可见光、无线电波、X射线和伽马射线，所以环绕黑洞的吸积盘是可以被观测到的，这也是M87星系中心黑洞能够被看到的原因。

据估计，黑洞吸积盘中的质能转换效率非常高，最高可达42%，这要远高于核聚变反应，仅次于正反物质的湮灭反应。因此，如果黑洞吞噬大量物质，将会产生非常明亮的吸积盘。

对于那些质量极高的超大质量黑洞，它们的吸积盘极为明亮，使其远在上百亿光年外还能被观测到，这就是普遍存在于早期宇宙中的类星体。例如，J2157-3602是一个远在125亿光年之外的类星体，它的亮度超过银河系整体亮度2万倍，将近太阳亮度的700万亿倍。

随着时间的推移，吸积盘中的物质会逐渐螺旋接近黑洞的视界，并且最终穿过视界进入黑洞的内部。黑洞并没有实体，因为组成它们的物质都被无限压缩到一个无限小的奇点中。我们目前无法了解黑洞中心的奇点究竟有什么性质，因为目前最好的引力理论——广义相对论到那里也会完全失效。

从黑洞的表面到中心的奇点，黑洞内部是被极度弯曲的空间，弯曲程度达到光也逃脱不掉的地步。正因如此，黑洞本身“黑到”看不见。

一旦进入黑洞中，无论是物质还是光，它们的最终目的地只有一个，那就是掉入奇点之中。黑洞吞噬越多的物质和能量，它的质量就会相应变高，导致黑洞的视界范围变得越广。

被黑洞捕捉到的恒星，并不是大家想象中的那样被黑洞一口吞掉。由于角速度的存在，恒星会被黑洞巨大的引力撕裂，在这个过程中恒星的一部分物质会逃逸出去，而其它的物质沿着螺旋状的轨道落入黑洞的吸积盘。

这个吸积盘是一种围绕着黑洞旋转的、由弥散物质组成的盘状结构，落入吸积盘的恒星物质会在这里被不断加速，一些质量巨大的黑洞甚至可以将这些物质加速到接近光速。在如此高的速度下，恒星的物质会被撕裂成碎片，在摩擦力和引力的作用下，它们的温度也会升得很高，从而发出极为明亮的光，这个过程被称为“潮汐瓦解事件”。

吸积盘并没有进入黑洞的事件视界，黑洞的引力不足以约束所有的物质，当吸积盘增大到黑洞不能有效控制时，就会有一部分发生破裂，强大的冲击波会将一部分物质喷射出去，就像黑洞打了个饱嗝一样。因此，黑洞通常都不会将恒星的物质全部吞掉，在“潮汐瓦解事件”中，会有一部分恒星物质逃跑了。

从常理来讲，进入黑洞事件视界的物质，就不可能从黑洞表面逃逸出去了，它们会向黑洞的奇点（一个密度无限大、体积无限小、时空曲率无限大的点）靠拢，并最终失去维度从而在宇宙中消失。但如果黑洞真是这样这进不出，那它的质量就会无限增加，其事件视界的范围也会无限扩张，说不定整个宇宙都会被它吞噬掉，显然这是不可能的，因此科学家们提出了不同的见解，下面我们来看一看。

白洞理论
爱因斯坦的广义相对论指出，在宇宙应该存在着一种特殊的天体--白洞，它的特性与黑洞完全相反，是“只出不进"的天体。白洞只向外提供能量和物质，不吸收任何的东西，它是宇宙的喷射源。如果白洞真的存在的话，那么我们有理由相信在黑洞的另一头就是白洞，黑洞在这头吸收物质，白洞在另一头喷射物质，而 被黑洞吃掉的恒星最终会通过白洞回到宇宙。
霍金辐射
史蒂芬·霍金教授认为黑洞会以某种特殊的方式向外辐射能量，他指出在宇宙空间中，会不停的产生成对的正反虚粒子，然后又在瞬间湮灭。当这样的情形发生在黑洞边界时，有可能会出现这种情况：成对的虚粒子中的一个被黑洞捕获，另一个却逃逸了，在这个时候，这个逃逸的虚粒子就带走了黑洞的能量，这就是著名的“霍金辐射”。因此我们可以认为， 被黑洞吃掉的恒星物质，最终会通过“霍金辐射”的方式被释放出来。

M理论
而M理论则认为，我们的宇宙只是“一层宇宙膜”，它是来自高维宇宙的投影，在我们所处的宇宙膜之外，还有很多其他的宇宙膜。而黑洞具有强大的时空扭曲能力，能够在这些宇宙膜之间形成一个通道。如果真是这样，那么 被黑洞吃掉的恒星，有可能就进入了另一个宇宙。

另外再说一个广义相对论描述的很有意思的场景，如果我们呆在黑洞外面，目送一个物体进入黑洞，这时我们就会看到这个物体在靠近黑洞的过程中会越来越慢，并最终定格在黑洞的事件视界。也就是说，从我们的视角来看，这个物体永远没有进入黑洞！

打个比喻，动物的嘴、肠胃就是黑洞，食物就是星际天体，食物入口胃肠，一部分营养物质被吸收贮存、再利用、淘汰；一部分废物被直接排出体外。就这么简单，搞那么复杂干什么？简单事看复杂了，麻烦；复杂事看简单喽，贡献！