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1 # 來看世界呀
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2 # 一週刊
黑洞真實面貌,毫無避諱的說,科學家們至今也未看清。特別是一些小的黑洞,其本身因無法直接觀測到,而其對周邊星際的影響又相對微弱,在若干光年的距離上,幾乎很難知道它的存在。
(▲ 美國NASA的“錢德拉”太空望遠鏡)銀心黑洞有多厲害?對比小微型黑洞,大型黑洞特徵就相對突出。無論是事件視界範圍,還是對周邊物質和星體的吸引,甚至控制整個星系,都有較為明顯的影響。
科學家們普遍認為,大型星系的中心都至少有一顆超大質量黑洞,銀河系也一樣。銀河系中心超大質量黑洞,其引力範圍管轄著周邊10億光年的宇宙空間,牽引著4,000億顆恆星系圍繞其旋轉。太陽系,也是這4,000億顆恆星系的成員之一。
因而,對銀河系中心黑洞的研究,被普遍寄予厚望。幾十年來,很多科學家都在著力觀測銀心黑洞,希望藉此“看清”黑洞的真實面貌,瞭解宇宙起源及發展的奧秘。
然而,地球距離銀心2.5萬光年,中間密密麻麻布滿了其他恆星、行星及星際塵埃。在其他恆心耀眼的光芒及視線遮擋下,要直觀的觀測到銀心黑洞也是難於登天的。
銀心黑洞的瞭解進展2008年,德國天文學家團隊認為,距地2.6萬光年的“人馬座A”其實就是一個質量超大的黑洞,其質量至少是太陽系的400萬倍。
其後,美國航宇局NASA的“錢德拉”空間望遠鏡又傳來訊息:在“人馬座A*”的周圍,還存在著一箇中型黑洞。由於“人馬座A*”附近有太多星際塵埃,以及銀河系旋臂橫亙在中間,致使其“隱身”而難以被發現並研究。
注意:“人馬座A”和“人馬座A*”不是同一個概念。“人馬座A”是由“人馬座A東星”、“人馬座A西星”與“人馬座A*”三部分構成。其中,“人馬座A東星”最大。而觀測發現,“人馬座A*”是位於銀心一道非常光亮及緻密的無線電波源,故而也被推測可能是離我們最近的超重黑洞。“人馬座A西星”位於東星內偏離中心的位置,而A*又位於靠近西星中心的位置,三部分從結構上看起來頗像一幅Venn圖。“人馬座A*”電波脈衝大約每11分鐘週期一次,自此推測其大約11分鐘自轉一圈。對A*的研究,被當成研究黑洞物理的目標首選。既然單個射電望遠鏡如此難以“看清”黑洞面貌,科學家們就想到了一個辦法:將全世界各地所有射電望遠鏡聯絡在一起,對“人馬座A*”進行觀測,這樣就相當於創造了一個口徑極其巨大的射電望遠鏡(陣)。
(▲ 如上:左上圖為計算機模擬“人馬座A*”影象;右上圖為計算機模擬帶有散射效應的“人馬座A*”影象;左下圖為實際觀測到的帶有散射效應的“人馬座A*”影象;右下圖為消除散射效應的“人馬座A*”實際影象。)這次在“看清”“人馬座A*”事件視界的“真實”面貌同時,還發現銀心高光亮及緻密無線電波源大小要比科學家們預期小很多。
波源如此之小,地球如此之遠,中間還有如此多的障礙物,而人類又如此碰巧能監測到電波訊號。看來“人馬座A*”的電波方向剛好正對著地球的方位,對我們地球予以了特殊關照,可謂幸運至極。
銀心黑洞的未解難題在銀心超級黑洞得到確認後,科學家們仍面臨著許多與該黑洞有關的未解難題。其中之一便是“在‘人馬座A*’周圍存在著大量年輕的恆星”。
按照現代天文學理論,黑洞由於其強大引力會吸收周圍的物質,並會阻礙空間中氣態雲團的形成,其近距離空間應該不存在任何星體和物質。
(▲ “人馬座A*”吞噬恆星後生成的紅色氣體雲)而年輕恆星,又恰恰是由這些雲團狀物質演化而來。也就是說,這些年輕的恆星就不應該出現在“人馬座A*”的周圍。
有一部觀點認為,黑洞周圍的條件可能並沒有先前想像的那樣極端。也有一部觀點認為,銀心區域年輕恆星可能是先在其他地方形成,之後才遷移至A*附近。
可問題又在於,A*附近恆星的執行軌跡非常混亂,均不章法可言。因而人們又猜測,A*附近另外還有一個未被觀測到的中型黑洞,其質量大約是太陽的1,500倍。
“人馬座A*”是一個高深莫測的無線電波源,在可見光波段,這裡空無一物,但在X波段下卻是夜空中最亮的星星。
之前的研究表明,“人馬座A*”每十天爆發一次X耀斑。然而過去的一年,X耀斑爆發已變成一天一次,這種爆發增長是在一個被稱為“G2”的天體接近“人馬座A*”後不久發生的。
“G2”的加入,對銀心區域的“人馬座A*”黑洞將會產生什麼樣的影響,結果仍是個未知數!
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人類目前還不具有看清黑洞的觀測技術,只能觀測到黑洞視界外的某些現象,比如超高速執行的恆星,銀心400萬倍太陽質量的超大質量黑洞就是透過間接方式確定的。
黑洞是宇宙最神秘的一類天體,因為引力的特性,使得內部的光都被鎖住了,但是卻可以靠引力撕扯周圍的天體,相當於將恆星等天體俘獲成為黑洞的“衛星”,並且一直保持著向黑洞墜落的現象,隨著逐漸接近,恆星就必然獲得巨大的勢能轉換,擁有非常高的執行速度,最後突破了洛希極限,就會發生《流浪地球》中的現象,恆星被黑洞引力逐漸撕裂,大量氣體形成吸積盤逐漸墜入黑洞,在進入黑洞前,一些物質就被壓縮釋放出能量,由於還未完全進入黑洞視界內,還是可能被觀測的。
由於時空彎曲現象的存在,在遙遠星空的光經過恆星等大質量天體的時候,會沿著彎曲的時空傳播,而透過光傳過來的方向反過去看,就相當於產生了凸透鏡的效果(引力透鏡),將物體放大了,銀河系中央黑洞距離地球過於遙遠,就可以利用這種手段去觀測遙遠的星系或者銀河系中央黑洞;科學家們還想出另外一個方法,集合世界各地一些望遠鏡,相當於製成了一架反射面積相當於地球的望遠鏡,被稱為事件視界望遠鏡,也可以觀測到視界外的景象。
要想看清楚黑洞的真實面貌,就得接近黑洞觀測或者利用更強大的望遠鏡(觀測手段),以現在的技術還不行,但至少黑洞的存在已經是被證實的了。