看过了黑洞打嗝,看过了黑洞呕吐,我们终于看到了黑洞真身! !

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【新西兰生活网】自人类开启宇宙探索以来,我们所能了解到的地球之外的世界,越来越多,越来越广大,我们惊讶地发现,在孕育和保护我们的地球家园之外,是一片无比冰冷和残酷的世界。

从时速300公里的木星大风暴,到相当于地球900米深海压力的金星大气压。

人类越来越多认识到,地球家园之外,是一片毁天灭地的残酷世界…..

然而,这些冰冷残酷的天体中,最让我们津津乐道的,莫过于一个我们从来都看不见,摸不着,却如同深渊幽灵一般的天体,它就是黑洞!

黑洞是一个奇异的天体,几乎每个人都能说出这个名字,也或多或少能讲出它的一两个特征,

难以想象的密度,无法探究的深邃,连光都无法逃脱的可怕引力…..

许多影视作品中对黑洞有着脑洞大开的奇思妙想,例如2015年的著名科幻片《星际穿越》,

就将黑洞的形象搬到了银屏上,片中表现的巨型黑洞“卡冈图亚”,是一个光子笼罩的球体,带着一圈环状的吸积盘的样子……

看过了黑洞'打嗝',看过了黑洞'喷射',这一次我们终于看到了黑洞真身! !

以至于人类在知道黑洞存在的那一刻起,就常常忍不住发问:

黑洞是什么?

黑洞怎么来的?

黑洞为什么能吞噬一切?

黑洞到底长成什么样子?

黑洞的里面究竟有什么?

……

人类对黑洞的探索从未止步,

在攻克了关于黑洞的一个又一个疑难之后,

一个持续多年的难题始终困扰着人类:

一直以来,黑洞都像一个深渊幽灵,它似乎无处不在,影响了无数天体的运动,却又无影无踪,永远停留在人们的推断,虚拟图像,以及各种间接证据中…

而我们究竟能直接观察到黑洞们么?

在这个旷世谜底揭晓之前,

让我们回顾一下人类为了“看清黑洞”,进行的长达100年的艰难跋涉….

早在1783年,英国地理学家约翰·米歇尔(JohnMichell),就提出了关于黑洞雏形的假设:

他认为,如果一个天体的密度大到一定程度,它将变成一个可怕的深渊巨口,吸入一切物体,连光都难以逃脱…..

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1916年,爱因斯坦发表了相对论,在广义相对论中,他将引力解释为空间的弯曲,并在这个模型下预言了黑洞的存在,在他看来,黑洞是一种引力极大的天体,大到光线都难以逃脱。

而也就是在同一年,德国天文学家卡尔·史瓦西(KarlSchwarzschild)通过计算爱因斯坦的引力方程,发现了一个解,这个解表明:

如果大量物质密集集中在一点,会形成一个“可怕”的天体,这个天体宛如一个深渊巨口,拥有无比强大的引力,在引力的中心,连光都逃不掉。

当然,引力也有作用的范围,只有在这个范围之内的光才逃不掉。这个界面,被称为事件视界(EventHorizon)。于是,一个无比强大天体,第一次出现在了数学方程中…

到了1968年,美国物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)第一次将这种科学预言中的天体命名为“黑洞”,

从那以后,“黑洞”这个名字开始在世界范围内广为流传,无论是否熟知天文学知识,地球上的人类或多或少都听过“黑洞”这个可怕的天体,它能吞噬一切,连光线都难以逃脱…

黑洞的电脑合成图

看过了黑洞'打嗝',看过了黑洞'喷射',这一次我们终于看到了黑洞真身! !

虽然无数物理学家都预言并肯定了“黑洞”的存在,

然而,100多年来,无数个“黑洞”始终像藏在宇宙角落里的幽灵,悄无声息地吞噬着星体,星系,光线….

地球上的人类,始终无法看到它们的真正面貌…

【为什么我们到现在都看不见黑洞?】

这其实,有两个原因。一是因为,黑洞实在是….太小了。二也是因为,连光本身都逃不出黑洞,又如何直接观测黑洞呢?

这第一点,还得从黑洞的形成说起。

宇宙中的恒星都是有寿命的,

只要是恒星,都会经历一场从诞生,成长,膨胀到最大,收缩,变小的过程…

大致如同一个气球被吹大,然后放气缩小的过程。

而有一些恒星,膨胀起来会特别巨大,在它们的燃料耗尽之后开始收缩,收缩之后又会特别小,

这样收缩的过程是如此极端和强烈,以至于收缩到了一定界限,恒星的内部发生了引力坍塌。如果之前的恒星质量足够大(大约3-4个太阳质量),那这个恒信最后,就会坍缩成一个黑洞。

所以,本质上,黑洞就是一个收缩坍塌到极致的死亡后的恒星,它是一种密度无比巨大,体积又收缩得极小的天体…..

天文学家曾预言,自宇宙大爆炸的混沌时期,就形成了许许多多的黑洞,然而,它们无一例外地,作为天体来说,都小到令人发指….

小到什么程度呢?

即便超级巨大的黑洞,质量是太阳的数百万倍,体积也小到只有一丁点儿,美国亚利桑那大学的DimitriosPsaltis教授曾这样描述:

“对目前来说,‘看上去’最大的黑洞,就是我们银河中心的那个。然而,以它的尺寸,我们从地球上拍这个黑洞,只相当于从地球上去拍月球表面放着的一个DVD光盘…”

正因为如此只小,以至于我们之前的望远镜,分辨率都不足以看清黑洞。通俗点说,因为口径太小,所以放的不够大。

而除了尺寸小,光线的干扰也是一大糟心事,

从某个角度看,由于黑洞的引力巨大,会在黑洞周围形成一个堆满光亮物质的圆盘(圆盘里面光线不能逃逸,是事件视界)也会干扰望远镜的观察,

如同在夜晚的漫天烟花中,去找到一个小小的黑色无人机,谈何容易…..

电脑模拟黑洞及其“事件视界”

看过了黑洞'打嗝',看过了黑洞'喷射',这一次我们终于看到了黑洞真身! !

这样看起来,在过去有限的技术条件下,

即便用最好的望远镜,想直接“看到”一个黑洞,几乎是不可能任务。

【我们看不到黑洞,但是可以看到黑洞的“打嗝”】

在探索黑洞的过程中,美国宇航局NASA的钱德拉X射线天文台功不可没,

人类正是通过X射线,发现了黑洞存在的间接证据。

虽然黑洞一片“漆黑”,像个貔貅,大多数时候只进不出,但天文学家们很快发现一个关于黑洞的,令人惊喜的现象好在,即,它们吃下东西后,偶尔还会“打嗝”…..

把黑洞看成一个大吃货,当它吞噬周围的星体和其他物质时,会喷出大量的X射线,一些天文学家将这种现象戏称为黑洞“打嗝”。而这些X射线,恰好是我们可以观测到的!

因此,当黑洞“打嗝”的时候,就是人们捕捉它的最佳时机,尽管这种时候并不多…

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