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你知道黑洞吗?黑洞是如何形成的?

2018年10月12日 10:40  点击:[]


黑洞有一些内在的迷人之处,也许是因为黑洞是潜伏在太空中看不见的野兽,有时会把经过的星星撕碎,然后把它们的残骸弄散。无论如何,这些奇怪的宇宙物体继续吸引着科学家和普通人。但是黑洞从何而来呢?它们是如何形成的?是什么赋予了它们如此可怕的破坏力?(霍金关于黑洞最遥远的想法)在回答这个问题之前,我们不得不问一个更基本的问题:黑洞到底是什么?

新泽西州普林斯顿大学的天体物理学家Neta Bahcall在Live Science上说:基本上,它是一个物体或空间中的一个点,那里的引力非常强,任何东西都无法逃脱,甚至光波也被吸进去,这就是黑洞之所以是“黑”的原因。这些奇形怪状的物体像凤凰一样从死星的灰烬中冒出来。当大质量恒星到达生命终点时,它们聚变形成的氢气几乎耗尽。因此这些巨大的恒星开始燃烧氦,将剩余的原子融合成更重的元素,直到铁为止。

澳大利亚天体物理学和超级计算中心的史文朋理工大学(Swinburne University of Technology)表示,铁的聚变不再提供足够的能量支撑恒星的外层。这些顶层向内坍缩,然后爆炸,形成一个强大而明亮的爆炸,被称为超新星。然而这颗恒星的一小部分还留在后面。阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预测,如果这颗残骸的质量是太阳的三倍,那么这颗残骸恒星的强大引力将会压倒一切,由它构成的物质将被粉碎到一个无限小的点,密度无限。已知的物理定律实际上无法处理这种令人费解的无穷大。

图片:NASA/JPL-Caltech

超大质量黑洞以球形的形式向外喷射,就像这个对黑洞的艺术构想所描绘的那样。

在某种程度上,它们会崩溃,目前并不知道会发生什么。如果这颗恒星的痕迹是单独存在的,那么黑洞一般就会呆在那里不做什么。但是,如果气体和尘埃环绕在物体周围,这些物质就会被吸入黑洞的胃中,当气体和尘埃升温时,就会产生明亮的光脉冲,就像水进入排水沟一样旋转。黑洞会把这些质量物质吸收到它自己的物质中,让物体生长。如果两个黑洞相遇,每个黑洞的强大引力会相互吸引,它们会越来越近,相互围绕对方旋转。集体质量会震动附近的时空结构,发出引力波。

2015年天文学家通过激光干涉引力波天文台(LIGO)发现了这种引力波。这是我们第一次真正看到黑洞并确认它们的存在,结果也很好地证实了爱因斯坦的预测方程。科学家们之前已经发现了黑洞存在的间接证据,目睹了银河系中心的恒星围绕着一个巨大而看不见的物体旋转。这种超大质量黑洞的质量是太阳的数十亿倍,这是一个悬而未决的问题。研究人员认为,这些超大质量黑洞曾经比现在小得多,在我们的宇宙早期,它们形成的黑洞体积更小。

随着宇宙时间的推移,这些物体吸收了气体和尘埃并彼此融合成长,最终成为巨大的怪物,但很多细节仍不清楚。天文学家已经观测到了被称为类星体的天体,它们发出的光比数千个星系的总和还要亮,而且被认为是由吞噬物质的超大质量黑洞提供能量的。类星体的历史可以追溯到大爆炸后的第一个十亿年,那时我们的宇宙形成了,这让科学家们对如此巨大的物体是如何如此迅速地形成感到困惑,这确实凸显了问题的复杂性,也增加了问题的复杂性。未来的科学探索之路还很长,也许还要数代人的努力才能最终探索出个所以然来!

(来源:博科园-科学科普)


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