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首张黑洞照片面世 关于黑洞你需要知道的27件事

2019-04-11 12:11:24 来源:IT之家 作者:平章 编辑:Noir 浏览:loading

  19.黑洞照片对于验证相对论、揭秘星系演化有何意义?

  这次的直接成像除了帮助我们直接确认了黑洞的存在,同时也通过模拟观测数据对爱因斯坦的广义相对论做出了验证。在视界面望远镜的工作过程和后来的数据分析过程中,科学家们发现,所观测到的黑洞阴影和相对论所预言的几乎完全一致,令人不禁再次感叹爱因斯坦的伟大。

  另外一个重要意义在于,科学家们可以通过黑洞阴影的尺寸限制中心黑洞的质量了。这次就对M87中心的黑洞质量做出了一个独立的测量。在此之前,精确测量黑洞质量的手段非常复杂。

  受限于观测分辨率和灵敏度等因素,目前的黑洞细节分析还不完善。未来随着更多望远镜加入,我们期望看到黑洞周围更多更丰富的细节,从而更深入地了解黑洞周围的气体运动、区分喷流的产生和集束机制,完善我们对于星系演化的认知与理解。


 Katie Bouman和她处理的数据,让首张黑洞照片出炉。

  20.是谁首次想象出黑洞的样子?

  在没能一睹黑洞真容的岁月里,科学家通过计算了解黑洞的“样貌”。

  早在上世纪10年代后期,大数学家希尔伯特(David Hilbert)就计算了黑洞周围的光线弯曲和引力透镜效应。

  70年代,James Bardeen及Jean-Pierre Luminet等人计算出了黑洞的图像。

  90年代后期,Heino Falcke等人针对银河系中心黑洞的情况做了详细计算,并引入了黑洞阴影的说法。他们同时指出,该黑洞阴影若是“镶嵌”在周围明亮的,光学薄(即对某一观测波长透明)的热气体中,就可以被(亚)毫米波甚长基线干涉测量技术“看到”。

  此后,人们利用广义相对论磁流体动力学数值模拟,针对黑洞成像开展了大量研究,均预言黑洞阴影的存在。因此,对黑洞的阴影的成像提供了黑洞存在的直接“视觉”证据。

  21.黑洞最终的命运是什么?

  黑洞的未来只有一个方向:宏观黑洞会继续吞噬能够遇到的任何物质和能量,长得越来越大;然而在体积越来越大的同时,它们的平均密度会越来越小,也就是说它们会变得越来越虚胖。

  22.如果人类掉进黑洞会怎么样?

  黑洞里面仍然有时间和空间,有可能黑洞真的是长生不老,而且会长得越来越大,越来越胖。

  接下来是开脑洞时间:如果宇航员驾驶一艘非常结实、不会被引力压坏的飞船进入黑洞,会发生什么呢?科学家会严肃地告诉你:首先,飞船是否结实不是关键,宇航员自己是否结实才是最关键的。

  事实上,一旦“掉”进黑洞,宇航员会感受到沿着下落方向的巨大拉伸力,估计就像是一个人被沿着头和脚的方向用力拉扯吧!如果他进入的黑洞的质量比较小,宇航员会被“扯”成面条。如果他进入的黑洞质量很大,开始进去时他可能不会有太多的感觉。但是进去之后就会一直往黑洞的中心奇异点落去,直至最后粉身碎骨,

  至于接下来会发生什么或恐怖或奇妙的事情,我们就不得而知了。

  23、黑洞是不是管道状?

  黑洞视界的大小取决于引力,因此视界是一个包裹着黑洞的球面。如果你有办法从外面看到视界,它看上去会像是一个黑色的球面。

  有些人把黑洞想象成一个圈或者是管道状的。“管道”是在解释引力对空间的弯曲中经常所用的图释,这时坍缩的3维空间被简化成了2维空间。空间被想象成了一张床单,大质量天体对空间的弯曲就和把一个保龄球放在床单上的效果一样。但空间不是2维,是3维的(如果算上时间就是4维的),因此这个解释就会让人们对黑洞视界的形状产生误解。

  24、黑洞会转动吗?

  黑洞确实会转动。恒星会自转,它的核心也会转动。当恒星的核心坍缩地越来越小时,它的自转就会越来越快。这就像花样滑冰运动员通过收回张开的手臂来加快自身的转速一样。如果核的质量不足以形成黑洞,它就会形成一颗直径只有几千米的中子星。目前已经发现了数百颗中子星,它们自转的速度非常快,有时甚至可以达到每秒钟100圈。

  25.黑洞总是黑的吗?

  很少有物质会直接掉入黑洞进而消失。稍有偏差,它们就会绕着黑洞转动。随着物质的增多,它们就会在黑洞周围聚集起来。这些物质高速转动产生剧烈的摩擦,从而使得物质被加热到数百万度的高温,于是黑洞附近的物质就会发出极为明亮的辐射。

  黑洞竟然通过吞噬物质成为了宇宙中最明亮的天体。

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《星际穿越》选择了亮黄色。

  26.黑洞会继续变大吗?

  当两个黑洞碰撞的时候会发生什么?它们会形成一个更大的黑洞。类似地,黑洞吞食其他物质也会长大。在早期宇宙中当星系正在形成时,婴儿星系核心处的物质会坍缩成一个质量极大的黑洞。随着越来越多的物质掉入其中,黑洞会贪婪地消化它们进而生长。最终它会长成一个超大质量黑洞,质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。

  27、黑洞的密度竟然堪比空气?

  这一点确实出乎意料,但事实确实如此。

  一个普通的黑洞质量通常为太阳的3倍,视界的半径为9千米,此时它的密度为每立方厘米2千万亿克。但如果你把它的质量翻一倍,其密度就会减少到原来的1/4;质量增大10倍,密度就会减少100倍。对于一个在星系团中常见的、10亿个太阳质量的超大质量黑洞而言,它的密度只有每立方厘米0.001克,和地球上的空气密度一样。

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