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中非宇宙中最古老的黑洞 Q0906+6930能吸纳上千个太阳系

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宇宙中最古老的黑洞是什么黑洞?黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。下面就跟作者一起具体看看宇宙中最古老的黑洞等相关内容。

黑洞简介

1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

物理性质划分

根据黑洞本身的物理特性质量,角动量,电荷划分,可以将黑洞分为五类。

不旋转不带电荷的黑洞:它的时空结构于1916年由史瓦西求出,称史瓦西黑洞。

不旋转带电黑洞:称R-N黑洞。时空结构于1916至1918年由赖斯纳(Reissner)和纳自敦(Nordstrom)求出。

旋转不带电黑洞:称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。

一般黑洞:称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。

双星黑洞:与其他黑洞彼此之间相互绕转的黑洞。

认识黑洞

理论上,黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围,该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界。像宇宙万物一样,恒星也会衰老死亡。一些大质量恒星在核聚变反应燃料耗尽时,内核会急剧塌缩,所有物质快速的向着一个点坍缩,最终坍缩成一颗黄豆大小的奇点,并形成一个强大的力场漩涡,扭曲周围时空,成为黑洞。

宇宙中,根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类:恒星级质量黑洞(几十倍—上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)。

根据理论推算,银河系中应该存在着上千万个恒星量级的黑洞。然而,因为黑洞自身不发射和反射电磁波,仪器和肉眼都无法直接观测到它。

既然无法“看见”,那怎么就知道它存在呢?天文学家们主要是通过各种间接的证据。

中国科学院上海天文台研究员沈志强:“主要有三类代表性证据。一是恒星、气体的运动透漏了黑洞的踪迹。黑洞有强引力,对周围的恒星、气体会产生影响,于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在。二是根据黑洞吸积物质,也就是吃东西时发出的光来判断黑洞的存在。第三则是通过看到黑洞成长的过程‘看’见黑洞。”

到目前为止,通过间接的观测,科学家们在银河系发现和确认了20多个恒星级质量黑洞,但可能有上千万个恒星级黑洞候选体。

沈志强说:“宇宙每个星系中心都有一个超大质量的黑洞。我们居住的银河系中心就有一颗,它的质量大约是太阳质量的400多万倍。除此之外,银河系还有很多恒星级黑洞。”

这些神秘的黑洞和宇宙的诞生和演化有何关系?它和所在的星系之间又有什么关系?它又和我们人类有什么关系,会不会对我们的生活产生影响?……为了更准确清晰地解答这些问题,科学家们想直接“看”到黑洞。

美国科学家在6月出版的《天体物理学报》上发表了他们的最新研究成果,他们发现在距地球非常遥远的星系中有一个古老的黑洞,形成时间在127亿年前,即在形成宇宙的大爆炸(138亿年)之后大约10亿年。因此科学家为之惊奇,它如何在如此“短暂”的时间内,就聚集了如此大量的物质成为黑洞。

最古老的黑洞:Q0906+6930

美国斯坦福大学的天文学研究小组,在遥远的宇宙中发现了目前为止堪称最庞大最古老的黑洞。其质量是太阳质量的100多亿倍,这意味着,这个被称为Q0906+6930的黑洞,能够在自己的引力场中吸纳上千个太阳系,其质量也相当于银河系内所有恒星的质量之和。

这个巨型黑洞位于大熊座星系中央,与地球的距离约为127亿光年。据来自斯坦福大学的罗格·罗曼尼表示,科学家们初步确定这个黑洞的年龄约为127亿岁,也就是说,它在“大爆炸”之后10亿年内就已经形成了。

然而,令天文学家们疑惑不解的是,这个巨型黑洞是如何能在如此短暂的时间内聚集如此之巨的质量。据罗格·罗曼尼教授解释称,为了揭开这个庞然大物的质量之谜,天文学家们使尽了全身的解数——包括测量微粒的运动速度和多普勒效应强度。

众所周知,黑洞是看不见的,因此,科学家们只能依靠它发出的辐射和对相邻恒星的万有引力作用来判定它的存在。一般来讲,天文学家们将黑洞分为两类:星状黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相当于几个太阳的恒星坍缩形成,而超大质量星状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。