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英国教授称银河系可能有20多个黑洞

 更新时间:2020-07-08 20:24

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。”

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  2000年以来,伍德曾历任欧洲空间局天文工作组主席、英国研究委员会科学协会主席、英国皇家天文协会副主席等职。他在黑洞、银河系外星系和恒星的形成等研究领域颇有建树,曾发表或合作发表论文300余篇。

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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  “黑洞就像极限运动一样,在这些极限运动中,运动员的能力和体能被挑战到最顶点,而在黑洞的形成过程中,物理现象已经到达了极限。”伍德说,当光线遇到黑洞的时候会发生弯曲,这种弯曲的角度取决于黑洞质量的大小,黑洞质量相当大时,甚至能把光线全部吸收。

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  “我们相信在整个宇宙中也存在类似的黑洞。很可能在时间起点的地方,就存在着黑洞,这个黑洞就好像整个宇宙的种子,形成我们各个不同的星系,也决定着这些星系以一种什么样的方式来演化。”伍德说。

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  这个宇宙最大黑洞是此前天文学家所记录最大黑洞的6倍,它距离地球35亿光年,形成在OJ287类星体的中心位置。据悉,类星体是一种非常明亮的星体,这种星体在持续螺旋进入一个大型黑洞后释放出大量辐射线。

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  芬兰图尔拉天文台由莫里?瓦尔顿恩领导的天文研究小组记录下了这两个黑洞因碰撞所产生的12次光亮,并结合小黑洞的环绕轨道周期,测量出了小黑洞的运动等级比率,并由此推算较大的黑洞的质量大概是太阳的180亿倍。

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  最新研究显示每个黑洞周围物质都成“炸面圈”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。

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