| 天人地 | 2023-11-03 09:13 |
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还记得2019年那张人类史上首张黑洞照片吗？经过几年的观测和分析，科学家又发现一个关于黑洞的惊人现象： 黑洞的中心的喷流呈周期性地摆动，就像一个旋转的陀螺一样。 这个发现也是为黑洞自旋的存在提供了有力的证据，也符合爱因斯坦相对论的预测。今年九月，由我国的科学家主导的黑洞自旋周期性论文发表在自然杂志上。 这项发现到底有何惊人之处？发现黑洞的自旋，又会对人类产生什么影响？  黑洞是什么，它是怎么产生的？ 在我们开始探讨黑洞自旋的意义之前，我们先来了解一下黑洞是什么，它是怎么产生的。黑洞是一种极端的天体，它的质量非常大，密度非常高，以至于它的引力场可以吸引一切物质，甚至光线也无法逃脱。因此，黑洞只能通过它对周围物质的影响来间接观测。 那么，黑洞是怎么产生的呢？根据目前的理论，黑洞的形成主要有一种途径：就是恒星死亡时发生的超新星爆发或引力坍缩造成的。主要原理就是，宇宙中的恒星之所以会发光是因为其内核的核聚变产生能量形成的。  但这个奇点由于引力无限大，甚至会导致时空扭曲，吸收的速度比光速都快，但这个奇点有一个吸收范围，被称为视界事件，只要进入这个范围就会被吸引去，就变成了黑洞。  目前已经发现了数千个恒星级黑洞和数百个超大质量黑洞。其中最著名的一个就是位于距离我们5500万光年的M87星系中心的超大质量黑洞。这个黑洞被称为M87*，其质量约为65亿倍太阳质量，其影响范围达到数百光年。 （M87黑洞） 2019年4月10日，人类历史上第一张黑洞照片就是由对M87*进行观测而拍摄出来的。这张照片显示了一个明亮的环状结构，这其实是被黑洞强烈扭曲和放大的吸积盘边缘。吸积盘是由被黑洞吸引而围绕其旋转的物质组成的圆盘状结构，其中包含了大量的气体、尘埃、恒星残骸等。 由于吸积盘中的物质相互摩擦和加热，它会发出强烈的电磁辐射，从无线电波到X射线都有。这些辐射可以穿透黑洞周围的事件视界（即光线无法逃脱的边界），从而让我们能够看到吸积盘。   黑洞自旋是什么？它是怎么被发现的？ 黑洞自旋是指黑洞本身的旋转，它是黑洞除了质量和电荷之外的另一个重要的物理属性。黑洞自旋的存在是由爱因斯坦的广义相对论所预测的，它表明了黑洞不是一个静止的点，而是一个动态的区域，它会随着吸收物质而改变自己的形状和结构。  那么，由于黑洞本身是不可见的，黑洞自旋又是如何被测出来的呢？ 我们只能通过观测它对周围物质的影响来间接推断它的自旋。目前有两种主要的方法来做这件事：一种是利用吸积盘中物质发出的X射线光谱，另一种是利用喷流中物质发出的无线电波。 前者基于一个假设，即吸积盘中最靠近黑洞的部分会受到黑洞自旋的拖拽而同步旋转，从而影响了X射线的频率和强度。后者基于一个理论，即喷流中物质会受到黑洞自旋和磁场的驱动而加速到接近光速，从而产生强烈的同步辐射。通过分析这些辐射的特征，我们可以推算出黑洞自旋的大小和方向。  黑洞多年来，人们认为被黑洞吸进去的物质并不会消失，而是会被这个黑洞高速吐出在数千光年外的其他地方，然而这个黑洞是否自旋，以及大质量黑洞的吸积盘与喷流之间的能量传输机制是怎么样的，这些问题也一直是科学家研究的重要难题。  因为陀螺保持正常稳定的旋转时叶片是稳定没有摆幅的，而当陀螺快停下时就会变得不稳定，平稳的叶片和轴心和陀螺轴会发生上下摆动，就像这个黑洞一样，但黑洞只是依旧旋转而已。虽然找到了黑洞自旋的证据，但M87黑洞自旋仍有很多的谜团待解，包括是不是每一个黑洞都旋转，黑洞具体的值，喷流和吸积盘的结构等等都还未知。  但黑洞的转动速度有多快等等还没有了解，因为受观测工具的影响，我们对黑洞的研究还需要慢慢的进展，毕竟有的黑洞离我们太过于要遥远了。所以我们有关黑洞想要知道但还没知道的还有很多很多。  黑洞:打开宇宙大门的钥匙 黑洞作为宇宙中最神秘的天体，他的各种特性和机制令人捉摸不透，但只要我们能了解黑洞功能的运行机制并加以利用，对人类和探索宇宙都有极大的重要性，因为黑洞是打开宇宙大门的钥匙。 拿我们上面提到的黑洞自旋来说，黑洞的旋转状态是黑洞的基本属性之一，也是影响黑洞周围时空结构的重要因素。黑洞自旋的研究，对于探索宇宙中的其他奇异现象和人类未来的科技发展，有着重要的启发和帮助。   黑洞对时空隧道的影响很大，第一，黑洞内部有奇点，正是因为奇点的存在黑洞才有巨大的吸引力，而这也恰恰说明了在起点处黑洞的引力加速度超越了光速，物质进入黑洞再撞上奇点导致物质消失，而根据理论超越光速就会穿越时空，那么黑洞不就是时空隧道的入口嘛。 说到时空隧道，我们大家都听说过虫洞，虫洞是指连接两个不同时空区域的通道，它可以实现超光速的传输和时空旅行。而虫洞的产生与黑洞密不可分，虫洞的产生正是因为黑洞产生时拿巨大的引力导致撕裂了时空而产生的时空隧道。     信息传输是指人类利用各种信道和载体进行信息的编码、发送、接收和解码。信息传输受到信息的容量、速度、安全性等因素的影响。黑洞自旋会影响黑洞周围的电磁场和量子态，从而影响信息的携带和传递。黑洞自旋的控制和利用，可以为我们提供更大容量、更高速度、更安全性的信息传输方式，也可以为我们实现量子通讯和量子计算。  |
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