| 沙漠之虎 | 2021-07-25 08:48 |
想象我们所在的银河系，假如周围1.65亿光年的范围内，几乎什么物质也没有，没有星系，没有恒星，没有行星，没有尘埃和气体，有的只是虚无和空旷，人类对宇宙的认知会怎样?科学家们认为，如果真的这样，即使在拥有较为强大的望远镜后，我们看到的依然只有无尽的黑暗。 人们可以通过对恒星颜色的观测推测它的辐射强度，绿色光通常会混合在其他色光中，使得恒星看起来呈现出白色。 1.宇宙中没有完全呈现“绿色”的恒星  从对恒星颜色的观测可推测恒星的辐射强度，绿色光通常会混合在其他色光中，使得恒星看起来呈现出白色。恒星的颜色在一定程度上反映出其表面温度，从温度较低的表面到温度较高的情况，颜色从红色、橙色、黄色、白色到蓝色，因此只凭人类眼睛所观察到恒星颜色中，不存在完全是绿色的恒星。 2.夜空中的恒星并不是“闪烁”  3.恒星是黑体 一个完美的黑体可吸收100%的辐射，比如射电波等。事实上，恒星可吸收辐射，但自身的辐射远远大于其吸收的量。因此，恒星是一个可对外辐射的黑体，宇宙中的黑洞则是一个完美的黑体。 4.我们看到夜空中的星星事实上比我们的太阳更大、更亮  5.不可能在漆黑的夜晚看到百万颗恒星 尽管电视中的广告、歌词中可能会出现我们看到百万颗恒星的字眼，但事实上这个数字不可能达到，视力很好的人可能看到的恒星数量在2000至2500颗左右。 6.我们的太阳是一颗“矮”恒星  7、我们在夜晚观测夜空，大约可以看到至少20万亿英里外发出的星光 在能见度极佳的夜晚，可轻松看到19,000,000,000,000,000英里外的发光天体，比如可看到天鹅座方向上的天津四，这颗恒星足够亮，北半球几乎都可以看到，事实上有人居住的地方都可以看到这颗恒星。 8.我们的太阳却是一颗带有“绿色特征”的恒星  9.红色并不代表恒星表面温度高，而蓝色也不代表温度低 我们习惯上认为红色是指更热的表征，而蓝色可能具有更冷的效果，这个“经验定律”并不应用于天文学。事实上，对恒星颜色进行观测时，当其温度较高，颜色会变为白色，最终则为蓝色，因此呈现蓝色的恒星温度更高。 10.黑洞并没有“吸”的行为  11、宇宙还有新恒星诞生吗? 按照现在的理论，恒星诞生于星际分子云。分子云的物质是很凑合地堆在一起、分布不均匀的，密度较大的区域引力也比较大，会吸引周围的气体、让自己的质量继续增大。在致密寒冷的分子云核中，高密度片段在引力下自发坍缩，抑或在超新星等影响下触发坍缩。坍缩过程中一部分能量以红外线形式散失，其余能量使中心附近的温度升高。在温度和密度升高到可以支持氘核聚变后，原恒星诞生了。  英国教授称银河系可能有20多个黑洞 黑洞是否真正存在? 有什么证据能证明黑洞确实存在?近日，英国驻华大使馆文化教育处在北京古观象台组织了一次有关黑洞奥秘的科技咖啡馆活动。在这个中国古代的天文观测场所，英国杜伦大学天文学系主任马丁?伍德教授提出一个大胆的预测：“通过外太空天文望远镜的观察和一系列测量，我们观测到，在银河系中有20多个不发光物体的质量都超过太阳质量的3倍，所以，我们判断银河系中存在20多个黑洞。”  形成黑洞有两种方式 一是质量非常大的恒星爆炸后产生黑洞，二是两个中子星合并后形成黑洞。基本上可以认为有两种不同类型的黑洞，一类是质量相当于太阳质量3～50倍的小黑洞，另一类是质量相当于太阳质量100万～10万亿倍的大黑洞。  要想脱离黑洞的吸引力，就必须至少具有光的速度，这也是为什么黑洞是黑色的原因。“这样，我们就面临一个问题，如果黑洞本身是黑色的或者是黑暗的，而我们整个宇宙也是黑暗的，我们怎样证明、怎样知道这些黑洞是否存在?我们的答案是，必须依赖于在黑洞周围所发生的一些现象或者物质，而不是黑洞本身。”他说。 普通物质靠近黑洞会变得非常热 伍德说，当普通恒星的物质，也就是一些气体不断靠近黑洞时，黑洞就会变得非常热，并发射出X射线，科学家就是通过探索这些黑洞周围发射出来的X射线来观测黑洞的存在。“但是，只是探测黑洞周围的X射线是不够的，这只能帮助我们测量黑洞的质量到底有多少。但是当一颗普通恒星经过黑洞周围时，就会挡住黑洞发射出来的X射线。通过这样的观测，我们还可以发现黑洞的轨道。”他说，通过这些办法，可以测量黑洞的质量，如果其质量超过太阳的3倍，就可以证明那个地方存在一个黑洞。 伍德运用这些方法来测量银河系核心部分的恒星轨迹，通过同样的方式计算银河系核心可能是黑洞的部分的质量。最后他认为，在银河系的核心部分存在一个黑洞，其质量达到太阳质量的200万到300万倍。  伍德认为，按照目前所知，如果用最简单的语句来说明宇宙是什么，或许可以得到这样的答案：宇宙的75%由一种黑色的能量构成，另外25%由黑色的物质构成。物质中只有非常小的一部分是我们看到的普通物质;换言之，整个宇宙差不多有97%的部分是由我们所不了解的物质构成的。 “我鼓励在座的各位年轻人，希望你们以后从事物理学或者天文学方面的研究，继续探索我们的宇宙到底是什么。黑洞对我们来说如此重要，我们要了解为什么有现在，必须追溯到时间的起点。就像中国古代哲学家所说，如果我们要预知未来，就必须研究我们的过去。”伍德最后说。 宇宙中最大黑洞质量为太阳的180亿倍 据国外媒体报道，芬兰科学家日前发现了宇宙中最大的黑洞，它的质量为太阳的180亿倍，大小相当于整个银河系。在它的旁边有一个质量略小的黑洞，科学家通过测量小黑洞的轨道，用较强的重力场作用现象证实了爱因斯坦的相对论。  这黑洞旁边较小黑洞的质量为太阳的1亿倍，它环绕着较大的黑洞以椭圆形轨道运转着，运行周期为12年。两个黑洞距离很近，小黑洞环绕一段时间后可与大黑洞周边物质发生挤压碰撞，而每次碰撞都会让OJ287类星体突然变得明亮。 根据爱因斯坦的相对论推测，小黑洞运行时自身也会旋转，这将产生引力，这样两个黑洞的距离将越来越近。这种类似现象也存在于太阳与水星之间，只是水星轨道的作用不是很明显。对于OJ287类星体而言，较大黑洞的重力场是如此之大，以致小黑洞的运行轨道出现了令人难以相信的39度倾斜，当小黑洞碰撞大黑洞的周边物质时，这种旋进作用就会发生改变。  黑洞究竟能有多大呢?美国德克萨斯州大学克雷格?惠勒表示，黑洞的大小取决于它围绕的物质区域的长度，以及黑洞为了生长吞噬宇宙物质的速度，从理论上来看黑洞的大小是没有上限的。 瓦尔顿根据相对论推测，两个黑洞曾经在2007年9月13日发生过爆发现象，如果轨道没有正常衰退，在此后的20天又会发生一次爆发现象。他强调指出，在未来1万年里OJ287类星体内的这两个黑洞将发生合并。 惠勒称，黑洞明亮爆发现象与相对论观点相符合，事实上爱因斯坦的理论告诉了我们未来它将会发生什么。 黑洞周围物质都成“炸面圈”状 据美国太空网报道，当你看到这张时，请你不要产生食欲，因为图中呈现的炸面圈是宇宙物质在黑洞周围形成的。目前，科学家最新研究证实，无论黑洞质量的大小，围绕黑洞周围的宇宙物质都将形成一个炸面圈的形状。  黑洞本身是不可见的，但是天文学家们通过黑洞周围的其他宇宙物质受影响程度而探测到黑洞的存在，这些宇宙物质受小型球体空间中产生的巨大重力影响。当宇宙物质朝向黑洞以光速抵达并被加热时，从黑洞区域喷射出的强辐射线将立即环绕在黑洞周围。 美国国家历史博物馆天体物理学家巴里-麦克柯南(Barry McKernan)说：“这将是一个非常零乱和结构复杂的环境，但是宇宙物质落入黑洞范围内都会呈现出相同的‘炸面圈’形状，无论黑洞的质量大小。” 麦克柯南和同事们分析了245个活跃星系核心，在星系核心位置存在着超大质量黑洞。这些黑洞吞噬着落入的气体，并喷射强大的放射线束，照耀着数十亿颗恒星。这些黑洞的质量非常大，是太阳质量的100万至1亿倍之间。 研究人员特别测量了围绕在黑洞周围的X射线和红外线，并测试了这两种放射线之间的关系。他们发现X射线可能来自于接近黑洞的炽热物质，红外线可能来自于距离黑洞更遥远的温暖宇宙物质。 通过对比黑洞附近的X射线和红外线的比例，麦克柯南和他的同事们直接描绘出宇宙物质如何分布在黑洞周围。最终他们得出结论：无论黑洞的质量大小，环绕在黑洞周围的宇宙物质都会在黑洞中心位置形成一个炸面圈的形状。同时，通过该研究科学家也证实了黑洞的真实存在。 人体落入黑洞将会怎样? 美国科罗拉多州大学安德鲁-汉密尔顿(Andrew Hamilton)和加文-波尔希默斯(Gavin Polhemus)基于爱因斯坦的广义相对论建立了一个计算机模拟系统，描述了重力如何扭曲空间和时间。他们虚构了一个人类观测者从太空轨道中落入一个太阳500万倍质量的巨大黑洞，这个黑洞的大小相当于银河系的中心。  事件穹界的史瓦西半径(Schwartzschild radius)有1500公里，当人体进入黑洞穿越这一范围时，你会感觉到永远无法接近它，因此事件穹界会一直吞并你前方的光线，从你的视觉来看，你是永远无法抵达事件穹界。 在计算机模拟程序中，汉密尔顿和波尔希默斯在事件穹界上标注红色格子，这样有助于更加形象化人体进入黑洞时的过程。当人体穿过史瓦西半径，另一种视觉现象由浮现出来——一些白色格子围绕着你所在位置，如果还有其他人一同穿过事件穹界，你将看到他们会跟随着你一起坠入黑洞深渊。这一奇特的景象意味着你到生命的最后一刻，此时你已非常接近黑洞中心，你将感觉到强大的潮汐作用力。如果你是脚向下落入黑洞深渊，重力在你头部的作用力将比足部的作用力弱一些，以一位观测者的角度看，在头部之上的光线被拉伸，逐渐过渡至红色光谱范围，最终红移(光谱线移向红的一端)进入空白状态，人的整个视野将被压缩进入一个“水平环”(horizontal ring)。 这项研究可能将揭晓黑洞的谜团，量计算将显示出黑洞的复杂性，在早期的研究工作中，研究人员曾估算模拟实验中在黑洞里可能会形成更多的混乱信息，其数量远超出观测者所观测到的信息。汉密尔顿说：“这项可视化黑洞之旅对于我们帮助很大，该模拟实验让我们与黑洞的奇特视觉现象有了近距离接触，整个三维宇宙被压缩成二维表面。” 最大恒星黑洞为太阳质量24倍多 据国外媒体报道，美国宇航局表示，美国天文学家在距离地球180万光年的仙后座星群中，发现围绕一颗恒星运转的最大恒星黑洞。它的质量是我们的太阳的质量的24到33倍，足以创下最新纪录。  该研究结果发表在11月1日的《天体物理杂志通讯》上，毕莱斯顿是这篇论文的主要作者，他和他的科研组利用美国宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜，发现了这颗最新的恒星级黑洞。他说：“现在我们知道那些由‘垂死的’恒星形成的黑洞可能会比我们以前认为的更大。”他的科研组之所以能测量这个黑洞的质量，是因为它有一个轨道同伴——一颗炙热的，经过高度进化的恒星。这颗恒星以风的形式喷出气体。其中一些物质盘旋着冲向黑洞，在穿越极限点之前，它们被加热，并释放出强大的X光。 黑洞不是“无色的”周围可能围绕着光环 据麻省理工学院《技术评论》(Technology Review)杂志报道，天文学家认为，星系中心的超大质量黑洞不再是“无色的”，其周围可能围绕着光环。  据报道，天文学家利用甚长基线干涉测量法，已经在黑洞成像技术方面取得了长足进步。人们普遍认为，在不远的将来，还会开发出更加先进的观测方法。 根据理论预测，黑洞周围的光环，由黑洞吸引和束缚的光子组成。这个光环并没有穿透“事件穹界”，仅仅位于“事件穹界”的外围。事件穹界，即黑洞周围让物质有去无回的边界，在边界以外观测不到边界以内的任何事件。光环的直径可能比其围绕的黑洞直径大几倍，利用未来的成像技术可能可以看到它们。现在天文学家最急切希望的是，利用甚长基线干涉测量法等手段，可直接测量黑洞的质量。 天文学家认为，他们将很快会直接观测到黑洞，并且能够观测到这些光环。广义相对论有一个著名的黑洞 “无毛发定理” (No-Hair Theorem)， 它表明稳定黑洞的内部性质被其质量、 电荷及角动量三个宏观参数所完全表示。阿里桑那大学专家蒂姆?约翰森(Tim Johannsen)和迪米特里奥斯?帕萨提斯( Dimitrios Psaltis)指出，位于星系中心的黑洞是验证“无毛发定理”的最合适的对象。 黑洞或为通往宇宙其它区域入口 据国外媒体报道，理论物理学家最新研究表明，黑洞的中心或许并不像当今认为的那样具有无限大的密度，而是通往宇宙其它区域的入口。  根据最新的研究，黑洞的中心或许根本就不存在密度无穷大的“奇点”，这是一个基于圈量子引力理论的新发现。圈量子引力理论是一种试图把量子力学和广义相对论统一起来的主流理论。科学家认为，黑洞的中心仅仅是一个高度弯曲的时空区域。这也是长期以来，人们孜孜以求的用量子引力化解黑洞“奇点”的方法。 正如圈量子引力把宇宙大爆炸的“奇点”看做通往其它宇宙的桥梁一样，黑洞中的“奇点”可看做是通往宇宙其它区域的通道。 然而，目前科学家利用的模型还非常简单，仅仅由高度弯曲的时空构成，而不包含真实的物质。该模型是高度球对称的，而不像真实的黑洞那样由于具有自转，从而导致失去球对称结构。因此，科学家下一步的任务就是增加该模型的复杂性，把物质和非对称因素考虑进去，期待得到更加符合实际的结果 黑洞的奥秘：连光都无法逃脱 据国外媒体报道，黑洞可能是宇宙中最奇怪、最常被误解的天体，是大质量恒星在核聚变燃料耗尽后发生引力坍缩所形成的，同时也是我们对物理学理解的极限。黑洞之所以具有强大的引力，是因为诸如数倍太阳的质量被压缩在不大于一个城市的空间内，即便是光也无法逃脱其表面，黑洞让我们认识到宇宙中的绝对极限以及空间自身的结构。  图中显示的是超新星N49，位于大麦哲伦星云方向，距离地球大约16万光年，而大麦哲伦星云属于我们的卫星星系，该图像由不同波段的观测记录叠加，显示了在x 波段(紫色)，红外线波段(红色)和可见光波段(白色、黄色)叠加后的情景。超新星N49只有大约5000岁。 落入黑洞你将会看到什么 如果你碰巧落入黑洞之中，那么你看到的最后一件事可能是非常美丽的景色，根据美国宇航局的研究显示，在黑洞的事件视界之外存在大量的物质群，它们构成了可见的物质群，因此黑洞的事件视界可以认为是一个安全的距离，在这个距离之外，你可以逃离黑洞，并且有着各种已知物理定律的统治，如果我们进入黑洞中，那么就需要面临物理定律失效的情景出现。  被美国宇航局科学家选中的黑洞称为GRO J1655–40，科学家探测到不寻常的闪烁，研究人员认为该闪烁信号可能源于黑洞，其质量大约是太阳质量的7倍左右。科学家认为如此极端的闪烁必然隐藏着更大的奥秘，其背后的机制是深入研究的重点，但是我们目前不能完全理解黑洞吸积盘的工作原理，这会直接影响到我们对黑洞的研究，科学家认为我们有机会直接获得黑洞事件视界之外的照片，在不久的将来实现。 掉进黑洞10亿分之一秒会发生什么 离黑洞中心越近，引力就越强。如果你被黑洞的引力吸住，你会以自由落体运动一头扎进它的中心。随着你越来越靠近黑洞中心，牵引力会变得越来越强，这一结果会在你身体上产生所谓的“引潮力”。也就是说，作用在你头上的引力比作用在你脚趾上的引力更强，因此你会一头扎进黑洞。引力导致你脑袋的加速度比脚趾的加速度更快，这种差异将会不断拉伸你的身体，直到将它撕成碎片。  在一个像大型强子对撞机的末日论者预言的那种小黑洞里，这种分解会在瞬间发生。事实上，这个过程在你还没有跨过“黑洞表面”之前就会发生，整个分解过程大约不超过十亿分之一秒。一个黑洞吞噬的物质和人越多，它变得就越大。随着体形增大，黑洞的致命程度会稍稍降低。 黑洞的体积增大导致它内部的引力差异变得更加不明显。如果你掉进一个巨型黑洞中，在你穿过“黑洞表面”之前，引力的变化率和引潮力产生的影响或许不足以将你撕碎。如果你掉进一个足够大的黑洞中，你在最后时刻的感觉，将有点像在一个被扭曲的单相镜里面。外界的人看不到你，但是你能看到他们。这期间引力将改变光线的方向，最后使你慢慢变形。 外星人或存在于黑洞内部 有科学家认为，外星人或生活在黑洞之中，一部分黑洞可以拥有复杂的内部结构，从而允许光子、粒子甚至行星围绕其中央的奇点运动。  科学家确定光子可以在这样一种带电黑洞内部稳定的周期性轨道中存在。但在一个黑洞内侧的柯西视界以内，可以允许粒子甚至行星的存在。柯西视界是在这一边界层区域，时空维度开始发生转变。 据悉，这一区域的物质得以免于被黑洞摧毁，从四周绕行的光子中得到光和热，并从黑洞的奇点得到能量。两道严密的视界和外部世界分隔开的黑洞内部区域，是一个非常合适的区域。只要技术足够发达，先进的文明或许可以做到这一点，在星系核心的大质量黑洞内部生活，由于视界的阻挡，外部世界完全观察不到它们的存在。 |
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