如果太阳变成黑洞会怎样？

太阳被压缩成直径6千米的黑洞：行星仍沿原轨道运行，但光和热都没有了

这是一个假想：物理在纸面上允许它存在，但从没有人见过。所展示的一切都遵循现有理论。

逐步了解

牛顿在1687年证明，在一个球形物体之外，它的引力就如同全部质量集中在中心一样：这就是壳层定理。爱因斯坦的引力理论也这样说，依据是1923年的伯克霍夫定理：在球形质量之外，无论里面的质量在做什么，空间的形状都一样。所以一个太阳质量的黑洞对地球的引力，与现在的太阳完全相同。

只有两件事会变：不再有阳光，也不再有太阳的热。这个故事接下来讲的，就是这意味着什么，全部用测得的数字算出。这种事从未发生过，也不可能发生在我们的太阳身上。

自然界无法对太阳做到这一点。黑洞诞生于质量超过约20个太阳的恒星耗尽燃料、核心向内坍缩之时。剩下的部分必须超过约2.3个太阳质量，否则就会停在中子星阶段：已知最重的中子星PSR J0952−0607有2.35个太阳质量（罗马尼等，2022）。

所以这是一个思想实验：只是把太阳换成一个同样质量的黑洞。真的把它压缩，释放的能量会是太阳一生发出能量的几百倍；这里不考虑这一点。图中的缩小用了渐变比例尺。

地球会更早感觉到引力的变化吗？引力的变化同样以光速传播：2017年，中子星相撞事件GW170817的引力波在旅行了1.3亿年之后，与它的光相差不到两秒到达。不过在这里，并没有变化可以传出：黑洞的引力和太阳原来的一样。

月球和行星只靠太阳的光发亮，所以它们也会熄灭，各自在最后的反射光到达我们时熄灭：月球比太阳晚不到三秒，木星晚一个多小时，海王星晚约8小时。

没有阳光可以散射，空气不再发出蓝光，所以白天的天空和夜晚一样黑。月球会消失，只能从它遮住的星星看出来。黑洞太小，图中画不出来，所以标出了它的位置。

降温有多快，用一个简单模型算出：岩石把热量从下面传上来，上方的空气让热量散到太空。随着寒冷把水汽、后来把二氧化碳冻出空气，温室效应逐渐减弱。从海洋吹来的暖风起初会减缓陆地的降温，这里没有考虑。

所以海洋不会在一年或一个世纪内冻透：在冰盖之下，液态水能保持数万年。温度和冰厚是本模型给出的，更完整的模型可能会得出略有不同的数字。

地面上的生命靠植物利用阳光制造的食物生存，几个月内就会灭绝。但有些生命从来不需要太阳：它们以岩石中的化学物质为食，生活在海底和地下深处。

1977年，“阿尔文”号潜水器在加拉帕戈斯群岛附近的太平洋海底发现了热泉，那里挤满了巨型管虫、蛤和蟹。它们靠微生物生存，这些微生物的能量来自从岩石中涌出的水里的硫化氢，而不是光。

这些微生物中的许多，还有那些动物，仍然要呼吸植物在阳光下制造、溶解在海水中的氧气。没有太阳就不会再产生氧气，所以随着氧气耗尽，热泉的大型动物会灭绝。不需要氧气的微生物则会继续生存。

再往深处，2008年在南非一座金矿地下2.8千米处发现了独自生活的细菌Desulforudis audaxviator，它依靠被岩石放射性分解的水为生（奇维安等）。这样的生命可以在黑暗中延续数百万年。

事件视界望远镜拍到的黑洞，2019年的M87*和2022年的人马座A*，都呈现一个光环，因为有气体落入并被加热。太阳变成的黑洞周围空间几乎是空的，所以它不会发光：只能从它如何弯折天空看出它来。

图中星光的弯折按照广义相对论逐条光线算出。恒星本身是画的，天空也画得比实际更亮，仿佛是早已适应黑暗的眼睛所见。

再往里，它会把身体拉成又细又长的一条，天文学家称之为“意大利面化”，远在到达视界之前就会发生。在太阳表面原来的位置，即69.6万千米之外，拉伸不到地球重力的百万分之一：潮汐力取决于你离得多近，而不是黑洞多小。

大黑洞的边缘更温和。在重400万倍的人马座A*的视界处，人受到的拉伸远小于地球重力，你可以毫无感觉地穿过它。图中的圆环标出了拉伸等于地球重力一倍和十倍的地方。

恒星只有诞生时质量超过太阳约20倍，才会变成黑洞。太阳则会耗尽核心的氢，膨胀到现在宽度的约200倍，抛掉外层。它炽热的核心会留下来成为白矮星，大小和地球差不多，在数万亿年里慢慢冷却。

地球会继续绕它运行，如果没有先被红巨星吞掉的话，夜空中会有一颗渐渐暗淡的白色小星，而不是太阳。“现象”中的模拟《太阳之死》展示了它真正会怎样终结。

已知最近的黑洞Gaia BH1在1560光年之外（埃尔-巴德里等，2023）。它比太阳重十倍，一颗类似太阳的恒星绕着它转，正如地球会绕着变成黑洞的太阳转一样。