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        黑洞其實不太黑,洞也不是那個洞?今晚,盤它!

        作者:admin 發布日期:2019/4/11 關注次數: 二維碼分享

        4月10日,一條消息將讓全世界物理學界為之沸騰:“千呼萬喚始出來”,位于全球各地的“事件視界望遠鏡”(EHT)拍攝到的首張黑洞圖像將于當日新鮮“出爐”。黑洞,這個恍若鬼魅的天體又開始霸道地侵襲我們的視野。

        它是在時間和空間中形成的“洞”,不斷吞噬周圍物質,增加自己的質量;它也是光子的“牢籠”;它貪得無厭,永不停息地吞噬著周圍的一切……這是世人繪制的黑洞的經典圖像:既霸蠻又貪吃。但真是如此嗎?

        黑洞藝術圖。


        圖片來源:物理學家組織網黑洞藝術圖。圖片來源:物理學家組織網

        黑洞如何形成:都是引力惹的禍

        黑洞如何形成的呢?

        中國科學院國家天文臺研究員陸由俊對科技日報記者說:“目前比較明確的是恒星級質量的黑洞是恒星塌縮的遺??;而大質量黑洞則有可能由其它機制產生的中等質量黑洞吸積物質長大而成?!?/span>

        所有的恒星都是核聚變反應爐,在其中,輕元素(主要是氫)聚合成重元素。核聚變過程提供了恒星一生的大部分能量。不過,核燃料耗盡,由中心產生的能量再也無力對抗外殼巨大的重量,引力開始起主宰作用。

        1928年,印度研究生薩拉·瑪尼安·錢德拉塞卡乘船來英國劍橋學習天文學。在來英途中,錢德拉塞卡算出在耗盡所有燃料之后,多大的恒星可以繼續對抗自己的引力而維持自己——這就是所謂的“錢德拉塞卡極限”,約為1.44倍太陽質量。

        陸由俊解釋說:“這一值對大質量恒星的歸宿具有重大意義。一般來說,如果一顆恒星的質量不到太陽質量的9倍,會形成白矮星;9-25個太陽質量左右的恒星會演化至超新星爆發,再塌縮為中子星;而約25個太陽質量之上的恒星會形成黑洞?!?/span>

        當這一恒星收縮到某一臨界半徑(“史瓦西半徑”,以德國物理學家、天文學家卡爾·史瓦西的名字命名,他是使用愛因斯坦廣義相對論方程證明黑洞的確能夠形成的第一人)時,其表面上的引力變得如此之強,以至于光線再也逃逸不出去。

        根據相對論,沒有東西能行進得比光還快。如果光都逃逸不出來,其他東西更不可能:所有東西都會被引力場拉回去。這樣,就出現了一個事件的集合或時空區域,光或任何東西都不可能從該區域逃逸而到達遠處的觀察者——我們將這一區域稱謂黑洞,將其邊界稱作事件視界。

        黑洞都是來者不拒?有些很“挑食”

        據物理學家組織網4月6日報道,一些黑洞是貪婪的貪食者,吸入大量氣體和灰塵;而其他黑洞則很挑食。

        比如,此次EHT任務的主要目標,位于銀河系中央的“人馬座A*”似乎就很挑食,盡管其質量為太陽質量的400萬倍,但它的吸積盤卻出人意料地暗淡。吸積盤由氣體、彌散物質等組成,圍繞黑洞或中子星轉動,遠遠看去,就像一個扁平的盤子。

        而此次EHT觀察的另一個目標,即M87星系中的黑洞,則是一個貪婪的食客,其質量介于35億至72.2億太陽質量之間。它不僅擁有一個非常明亮的吸積盤,而且,它還噴射出明亮、快速的帶電亞原子粒子流,這一粒子流延伸約5000光年。

        同樣是超大質量黑洞,為什么“貪吃”的程度差別如此巨大?這一問題一直以來都是困擾天體物理學家的難題。

        陸由俊解釋說:“原因是不同星系核心的環境不一樣。有的星系的中心由于受到諸如星系碰撞過程等的擾動,氣體沉積到中心黑洞附近,為黑洞提供了豐富的食物,以至于它們可以大快朵頤;而有的星系中心區域則比較平穩,只有少量氣體能夠到達黑洞附近,使得黑洞不得不淺斟慢酌?!?

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