致密星之黑洞 宇宙四洞(黑洞、白洞、虫洞、空洞) 科学家构建银河系黑洞模型:质量为太阳430万倍
这是一张钱德拉塞卡X射线望远镜拍摄的图像,显示银河系中央部委靠近核心黑洞的天区。到目前为止这一天区已经探测到超过2000个高能X射线爆发源 1.6亿光年外旋涡星系发现超大质量黑洞(图)
这是旋涡星系NGC 3393的光学/X波段合成图像 3亿光年外发现两个迄今最大黑洞(图)
3亿光年外发现两个迄今最大黑洞 两个已知最大黑洞,每一个的质量都相当于100亿个太阳
通过对这些黑洞进行研究能够帮助我们进一步了解星系如何形成 X射线检测发现迄今最小黑洞:质量仅为太阳14倍
美国宇航局的罗西X射线计时探测器在天蝎座方向记录到这一恒星系统发出的“心跳”脉动,这一恒星系统到地球的距离约在1.6万~6.5万光年之间 白矮星、中子星、黑洞都是超新星爆炸后剩下的核心演变而来的“致密星”。 它们三者之间不同,只是因为这个核心的质量一个比一个大。 → 核心质量〈1.4M⊙ →白矮星 → 核心质量﹥3 M⊙ →黑洞 超超新星爆炸形成黑洞。 超级黑洞周围都是类星体。超级黑洞吸极太多的物体就喷出纯能量来,形成类星体。 银河系中心黑洞达2400万千米。(视界) 2、为什么叫黑洞? “黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”就是这样一个天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。在宇宙的那个奇点上,奇点不占有任何空间,密度无限大,温度无限高,我们什么也看不到(那么黑洞是怎样发现的?)。 每个天体的环绕速度和逃逸速度各不相同,黑洞上的逃逸速度比光速还大,所以光也逃不出来。 几类天体的环绕速度和逃逸速度 在黑洞上,所有物理特征性如温度、压力、体积、化学组成……都将失去意义。 黑洞的三种来源:一是恒星爆炸后的核心;二是星系或球状星团发生大规模的碰撞,产生超大质量的天体坍缩形成超过太阳1亿倍质量的黑洞;三是宇宙大爆炸后形成的“原生黑洞”。 3、黑洞的质量越大,密度越小。 不同质量黑洞的“半径”和密度 一个只有质子那么大(10-5米)的微黑洞其质量大如山岳,为1012 千克,其“密度”则是水的9000亿亿亿亿亿亿倍!而银河系这么大的黑洞,密度竞比空气还稀1000倍。 有人认为,我们所处的整个宇宙本身也可能就是一个超级“大黑洞”----我们永远无法跑出去,而这个宇宙之外的“人”也根本见不到它……… 4、黑洞是怎样发现的? 与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是----弯曲的空间。我们都知道,光是沿着直线传播的,可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿着两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地说,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。 在黑洞周围,空间的这种变形非常大,这样,即使是被黑洞档着的恒星发出的光,虽然有一部分落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而达到地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
霍金指出,虽然黑洞本身没有任何辐射,但其强大的引力作用,最终会使它变成一个强X射线源。 黑洞形成时产生的伽马射线暴的能量高的惊人,伽马射线暴仅次于宇宙大爆炸,伽马射线暴只有几秒钟,但它能摧毁沿途的一切,如果伽马射线暴到达太阳系附近,地球会整个蒸发,每一次测到的伽马射线都是黑洞的第一声啼哭,每一次测到的伽马射线即代表黑洞的产生。科学家推测宇宙中有数十亿个黑洞,黑洞是通向另一个宇宙的门户。 5、关于黑洞知识 甲黑洞与乙黑洞的差别只有三个量:质量、电荷与角动量,这就是科学家说的黑洞“三毛定理”。 在银河系中心有一个质量为400万M⊙ 的超大质量的黑洞。也有科学家认为,约有25000个黑洞就像围绕着中心嗡嗡叫的苍蝇一样隐藏在银河系中心。每个星系的中心都存在一个超大质量的黑洞。 星体之间容易发生大规模的碰撞而产生超大质量天体的坍缩,形成质量超过太阳质量1亿倍的大黑洞。 仙女座星系是银河系的邻居,它绕着一个比太阳重1.4亿倍的黑洞旋转。 “哈勃”太空望远镜在室女星系中心发现了1个质量达26亿M⊙ 的巨大黑洞。 人类观察历史上最大黑洞,该黑洞位于椭园星系M87的中心,距地球5000万光年,质量是银河系中央大质量黑洞的1000倍,约200亿M⊙ ,其黑洞视界甚至是海王星规道的4倍。 黑洞没有正常意义下的半径,只有一个“视界”,黑洞的边缘叫做事件视界,它是时空的边缘---视界是一个奇妙的分水岭,视界外一切正常,视界内“别有洞天”。所有“东西”没有区别,并一起飞向视界中的奇点,尽管这些“东西”在不断地飞速坠落,可又永远到不了奇点上。大多数黑洞中心奇点的直径只有30千米。 如果黑洞外的人能感知黑洞内的变化,那么将会感到不可思议。那儿的时间、空间对调了一下“角色”----时间已经凝固不变,空间却在流逝……在黑洞里,时间停止不前,引力无限,已打破了现有的物理定律。 气体不断被黑洞引入,黑洞进入饱和,喷入太空形成巨大的能量流,每道能量流都比太阳系宽20倍,每分钟喷出的气体总量相当于10个地球。超大质量黑洞和类星体制造了星系,控制着星系。 如果大爆炸就是黑洞的反面,似乎就解释了宇宙诞生的奥秘。也许我们就生活在黑洞之中,每个黑洞都可能是一个宇宙的起源;如果这是真的,将有数十亿个宇宙存在。 2010年最新研究显示,我们的宇宙就像是俄罗斯套娃的一部分,可能存在于一个黑洞之中,而这个黑洞则是一个更大的宇宙组成部分。迄今为止在我们的宇宙的所有黑洞----从微型黑洞到特大质量黑洞---可能都是通向另一个现实世界的大门。根据4月份公布的一项令人费解的研究发现,黑洞实际上是宇宙之间的通道----一种虫洞。这项理论指出,正如一些科学实验所预言的那样,黑洞吞噬的物质并不会论落成一个点,而是从黑洞另一端的“白洞”喷出(如图) 黑洞、虫洞、白洞及关系 白洞与黑洞截然相反,它拒绝任何外来者,只允许自己的物质和能量向外辐射,像宇宙中的喷泉。如果白洞的来历是黑洞的“物极必反”,那么连接它们的可能是虫洞。 黑洞是虫洞的入口,虫洞的出口是白洞。 虫洞(又名爱因斯坦----罗森桥),可描述成连接宇宙遥远区域的时空细管,而暗物质负责维持着虫洞出口的敞开。最简单的理解,就是把时空卷曲起来,创造一条事件A和事件B的近路。 虫洞亦可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以叫做“灰道”。这时,白洞可以看成时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另一个宇宙。 印第安纳大学的理论物理学家尼科德姆·波普瓦夫斯基描述了黑洞引力场,并为黑洞内大质量粒子径向(沿着直径的方向)行动建模。根据计算,在大爆炸之前,我们的宇宙就处于虫洞中:由另一个宇宙中某巨大星体的坝塌创造的一个虫洞,成为了通向另一个宇宙的时空管道。在虫洞的此端与彼端间,可能发展出与大爆炸相联系的类似环境,我们的宇宙,最终就于这个虫洞中诞生。 假设膨胀理论是正确的,天文学家总难以解释清楚引起宇宙膨胀的原因。正是在这种背景下,新虫洞理论诞生了。据波普拉维斯基介绍,一些膨胀理论之所以宣称宇宙膨胀是由“外来物质”引起的------这种科学家假设的物质不同于正常物质,一定程度上是因为“外来物质”被排斥而非被引力吸引。 “形成虫洞的外来物质和引发宇宙膨胀的外来物质之间可能存在某种关系”。 空洞 空洞是指宇宙中物质相对稀少的区域,在几十亿光年的大尺度范围内,星系的排列近似于网状,形成如“万里长城”,长5.1亿光年,宽3亿光年,高1500万光年,离我们4亿光年远,各条“万里长城”围成的区域,便是空洞存在的地方。 中微子 |