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英国教授称银河系可能有20多个黑洞(2)

 更新时间:2020-07-08 20:24

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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  当人体逐渐接近黑洞时,将会看到黑洞中包含着一些黑暗环状结构,标识出“事件穹界”(指黑洞的边界)——没有任何物体能够逃离事件穹界的束缚。从黑洞后面的恒星释放的光线将直接被事件穹界所吞噬,来自其他恒星的光线则仅仅被黑洞重力作用所弯曲,形成围绕黑洞周围的扭曲变形图像。

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  美国宇航局表示,10月17日,他们在M33星系中发现一颗恒星级黑洞,它的质量是我们的太阳的质量的16倍。这颗最新发现的恒星级黑洞的质量超过了以前发现的黑洞的质量。天文学家在星系中心发现这种特别庞大的超大质量黑洞,恒星级黑洞拥有特别强大的重力场,甚至是光都无法从它身边逃脱。天文学家通过测量它们的瓦斯泄出和对它们围绕其轨道运行的恒星的重力影响,估计它们的质量。马萨诸塞州剑桥市,哈佛-史密斯索尼安天体物理中心的安德里亚·毕莱斯顿说:“我们没想到会发现如此质量的恒星级黑洞。”

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  星系中心的超大质量黑洞不再是“无色的”

  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。

英国教授称银河系可能有20多个黑洞

  黑洞的引力是如此之强大,以至于光线都无法逃脱。黑洞通常是在恒星发生剧烈的超新星爆炸之后形成的。根据广义相对论,每一颗黑洞中心都有一个密度无穷大的“奇点”。“奇点”具有无穷大的性质意味着,空间和时间在那里停止。长期以来,科学家一直在寻求一种避免所有已知的物理定律在“奇点”处失效的方法。

  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

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