天人地 |
2024-01-29 16:56 |
说到黑洞,你会想起什么?是能吞噬一切的恐怖性质,还是黑咕隆咚的外表?不论如何,我们对黑洞的印象应该都有一个——巨大,且无所不吃。 纵观距离我们最近的黑洞——盖亚BH1,距离我们1500光年左右,大概是十倍的太阳质量; 而目前已经发现的最大的黑洞:SDSS J073739.96+384413.2 它的质量足足有1000亿倍的太阳质量。是一个当之无愧的巨无霸。 但是,如果我告诉你,太阳内部也可能存在一个黑洞。你会相信吗?
在认知中,黑洞往往都是巨无霸
黑洞的定义
别看我们印象中的黑洞那么吓人,其实黑洞和太阳,地球等一样,都属于天体的一种。你也可以说黑洞就是一颗“星星”。 只不过我们通常意义上的星星,要么像太阳一样是恒星,可以通过核聚变自行发光。我们黑夜里看到的天空中大部分“星星”,都是远处的恒星发出的光芒。
观测中的行星
但是黑洞却是另一幅景象。黑洞的质量虽然比一般的恒星还要大,但是却不发光。至于原因我们来慢慢解释: 地球上存在重力,对于一个正常的人来讲,你无论跳的再高,跳的再远,也终究会落到地球上。要想摆脱地球的引力束缚,就必须达到一个速度。 这就是地球的逃逸速度。人们借助火箭,可以达到这个速度。达到了这个速度,就可以不落回地球。变成地球的一颗卫星。
人类目前可以利用火箭摆脱引力的束缚
但是因为黑洞的密度实在太大,造成它的逃逸速度也非常大,大到什么程度呢?比光速都大,连光都无法逃逸出这个天体的引力范围。所以你看不见黑洞,觉得黑洞是一片漆黑,那是因为没有光从里面射入你的眼睛里。
第一宇宙速度的推导
另类黑洞
正常来讲,黑洞都是恒星“燃烧”完毕之后会形成的天体。 因为在恒星还在发光的时候,这时候恒星内部不断地发生核聚变,向外释放能量,不至于让恒星自己坍缩,但是一旦核聚变的原料耗尽,那么恒星会因为自己巨大的质量,自己将自己吸引到崩塌,从而密度极具加大。最终可能形成黑洞。 当然,太阳的质量太小,就算“烧”完了也没法形成黑洞。
原初黑洞质量和体积往往都不大
而我们开头说的,太阳内部的黑洞,可能是一种特殊的黑洞,这类黑洞由著名的物理学家霍金在上世纪70年代提出。 一般的黑洞都是恒星燃烧后坍缩形成的,但是这类黑洞不然。这类黑洞是因为最初宇宙大爆炸时。有部分物质挨得很近,密度很大。逃逸速度超过了光速,形成了黑洞。 但是,这样的黑洞虽然也是黑洞,但是它们的质量往往都不是很大。和我们通常印象中的巨无霸黑洞相反,这类黑洞的体积非常小,小到让你感觉不可思议。
人类给黑洞拍摄的第一张照片的偏振光影像
按照理论,典型的原初黑洞质量有个10亿吨(大致相当于火星与木星轨道间小行星带的总质量),但是体积却非常小,小到只有质子或者中子那么大,半径为10^(-13)厘米。甚至还有更小的,比如质量十万分之一克,半径10^(-33)厘米这么点。
黑洞膨胀
虽然这种黑洞体积很小,但是别拿豆包不当干粮。人家再小也是黑洞,原初黑洞自然也会不断地吸引周围的物质,将其吸收进黑洞的内部。 不过“抛开速度谈吸收”,都是耍流氓,吞噬是确实在吞噬。就是这个速度有点过于感人。 有人用计算机模拟过。如果一个原初黑洞的质量是太阳的十亿分之一的话,那么要让这个小不点黑洞完全吞没太阳,那得用5亿年。
太阳目前正处于“壮年时期”
虽然太阳已经存在了46亿年左右,确实能被这个黑洞吞没,但是这只是预设参数。你别看这个十亿分之一挺唬人。粗略一算,太阳的十亿分之一,也得有1021千克那么重,也就是1018吨。这是多少?一个亿是1后面8个0。那1018吨就是一百亿亿吨,和前面的10亿吨重的典型原初黑洞一比,已经算是原初黑洞中的巨无霸了。 更多的原初黑洞质量更小,那别说和太阳,和地球一比这个黑洞也只是个小不点。就敞开了让这个小不点慢慢“吃”问题也不大。
黑洞吞噬物质也需要时间
太阳的预计寿命大约100亿年。这么小的黑洞,与其担心被它吞噬掉太阳。还不如担心太阳寿终正寝。或者你担心太阳突然爆炸也比担心原初黑洞靠谱。 当然哈,这个原初黑洞,目前还是理论上存在。我们还没有办法证实它的存在。我们更没有证据证明,目前在太阳内部存在这种黑洞。我们在此也只是把这种以前人们很少提到的黑洞类型,讲出来让大家知道罢了。
最古老黑洞
说完了原初黑洞的理论猜想,我们再来讲一讲关于黑洞最新的消息。我们之前讲过了,离我们最近的黑洞,还有迄今为止发现的质量最大的黑洞。现在,我们又发现了迄今为止发现的最古老的黑洞。
就在几天前,2024年1月21日,英国剑桥大学发布公报说,该学校的研究团队,使用著名的詹姆斯·韦伯空间望远镜发现了一个可以追溯到宇宙大爆炸之后4亿年形成的黑洞。可谓是十分古老了。 据研究人员称,这个和黑洞的所在的星系被称为GN-z11。这是一个密度很大的星系,大小约为银河系的百分之一。
詹姆斯·韦伯空间望远镜
但是,这个发现却有着一丝丝的诡异。因为如果按照现有的模型预期的方式增长,这个黑洞需要10亿年才能形成如此大的规模,以至于被韦伯望远镜发现。 但是前文说了,这是一个宇宙大爆炸之后4亿年形成的黑洞。所以,有一种我们目前还不知道的原因,使得这个黑洞的质量本来就很大!这个原因很有可能推翻现有的模型和理论。
GN-z11星系
但是目前,研究人员对此没有什么头绪。只是表示这项发现得益于韦布空间望远镜灵敏度的“巨大飞跃”,尤其在红外观测方面,这意味着未来可能观测到更古老的黑洞。相关研究有助于深入理解可能形成黑洞的不同方式。
|
|