「三十歲的黑洞」之詳細說明

我看了天文：三十歲的黑洞，針對「我們正觀察到黑洞三十歲的樣子」這一句，我覺得可以進一步詳細說明。

我對相對論有些了解，但這個問題也是想了很久，以下請指正。

以五千萬光年距離的星體來說，其後退速度應該也蠻接近光速的，由地球上看該星體，星體的時間會走得會非常慢。意思是說，雖然在地球上過了三十年，但現在看到的光並不是誕生後三十年時發出的，也許是誕生後一年發出的，也就是現在可能看到的是一歲時的樣子。

但上面分析只考慮狹義相對論與哈柏常數的效應。這個例子又扯到必須用廣義相對論來解釋的黑洞。

黑洞本身不發光，或者說發射的光都會落回黑洞。因此我們看不見黑洞本體。而在黑洞事相地平面之外的光，是可以來到地球，但越接近事相地平面的光，必須花越久時間脫離 (趨近於事相地平面上的光，則要花趨近於永遠的時間才能脫離)。

因此除了超新星爆炸所產生的強光外，我們僅能看到中心星體蹋陷當中，且位於事相地平面之外的部份所發出的光。而且由外界看，其蹋陷過程是無限久 (因為越近的光要花越久的時間才能到達外界觀察者)。這也導致其波長很快被拉長，紅移至非常非常微弱的程度。

也就是說，即使位在該黑洞旁，比如說一光年的位置觀察，不用考慮狹義相對論與哈柏常數之效應。三十年後所看到的光，仍然是處於蹋陷當中，事相地平面之外的光，也就是看起來該星體仍緩慢地蹋陷當中…

狹義與廣義相對論的結果都是看起來時間變慢，因此結論是，現在所能「看到」的並不是黑洞本體三十歲的樣子，而是仍在誕生之初，也許幾秒、幾分鐘內，形成貨真價實之黑洞之前蹋陷中的樣子。

再論實際的天文觀測。上述所謂蹋陷中樣子的光，很快就變得微弱地偵測不到，技術上能偵測到的是周圍吸積圓盤，周圍物質被吸入黑洞前，被強大潮汐力撕碎時發出的強烈光線，也就是原文中的 X 光。

所謂潮汐力，就是不同距離所感受到的重力不相等所產生的拉力。最直接的例子就是地球海水因月球 (及太陽) 重力而有面向月球及背向月球處有海水升高的潮汐現象。黑洞端處的引力大於背對端處的引力，而且引力之差大到足以撕碎任何大小與質量的物質，包括原子、原子核在內。所以雖然有可能「通過黑洞/蟲洞」到達「另一世界」，但在到達前，太空船與太空人都已化為基本粒子，原本的樣子都不復存在了，怎麼可能活著見到另一世界呢?

而吸積圓盤，則是因廣義相對論的重力拖曳效應，也就是質量的移動會拉扯，扭曲四維時空。中子星都可以每秒旋轉數十圈，黑洞只會旋轉得更快 (旋轉這麼快是因為角動量守恆原理，如同溜冰選手縮手，旋轉會加快的道理一樣。高質量縮在極小半徑，轉速當然變得難以想像的快)，導致周圍物質也會被引力拖曳，一起旋轉。好像水中漩渦一樣，越近轉越快，越無法脫身。旋轉最快的地方自然是赤道，因此物質漩渦會向赤道平面靠近，看起來就成為如土星環，但更為大面積，越靠近越密集、扁平的「吸積圓盤」了。

當然，就外界觀察者而言，周圍物質吸入黑洞的過程，一樣是無限久。越接近越慢、越暗、越紅移、越旋轉、越壓扁 (因為靠近端「看起來」向黑洞前進得比遠離端更慢，故「看起來」越來越扁，事實上，潮汐力會讓靠近端向黑洞前進得比遠離端更快，所以實際上是前後拉長)。