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黑洞是如何形成的?从死亡恒星的灰烬中涅槃重生
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文章来源:新浪科技   添加人:sl003   添加时间:2018-08-30 11:34:15 点击:207

  新浪科技讯 北京时间8月30日消息,据国外媒体报道,黑洞是宇宙中最迷人的存在之一。它们隐形于星系深处,像一个伏击者,能将经过的恒星等天体撕碎,使其残骸四处散落。无论黑洞的本质是什么,这些奇特的宇宙物体将继续吸引着科学家和非专业人士的关注。

  但是,黑洞是从哪里来的?它们如何形成,以及是什么赋予它们如此具有破坏性的能量?在回答这些问题之前,我们必须先回答一个更为基本的问题:什么是黑洞?普林斯顿大学的天体物理学家内塔·巴斯考尔(Neta Bahcall)说:“基本上,这是宇宙中的一个物体或一个点,其引力如此强大,以至于没有任何东西能够摆脱。”甚至光都会被黑洞吸收,这也是黑洞无法被看到的原因。

  这些奇特天体的出现过程,就像是凤凰从死亡恒星的灰烬中涅槃重生一样。当巨大的恒星走向生命终点时,其内部用于核聚变形成氦的氢元素几乎耗尽。于是,这些恒星开始燃烧氦,使剩余的原子聚变形成更重的元素,直至铁元素的形成,此时核聚变已经不足以提供足够支撑恒星最外层的能量。恒星最外层开始向内塌陷,然后发生极为明亮的超新星爆发。

  不过,此时恒星依然有一小部分残留着。阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言,如果这些残留具有大约三倍于太阳的质量,那残余恒星的强大引力将会超越其他一切,组成恒星的物质将塌缩称一个体积无穷小、密度无穷的点。实际上,已知的物理学定律还无法完全解释这些无穷性。“它们会在某个节点分裂瓦解,而我们并不知道真正发生了什么。”

  如果这一恒星遗迹是孤立存在的,那黑洞通常会呆在原地,不会造成什么影响。但如果有气体和尘埃围绕,那这些物质就会像下水口的水流一样被黑洞吸入。在这一过程中,气体和尘埃的温度升高,产生明亮的光线,而黑洞也将它们的质量纳为己有,从而不断发展壮大。

  如果两个黑洞相遇,它们各自强大的引力将互相吸引,使双方环绕旋转,并越来越接近。它们的总质量将震动周围时空的网织结构,产生引力波。2015年,天文学家通过激光干涉引力波天文台(LIGO)发现了这种引力波的存在。

  巴斯考尔说:“那是我们第一次真正‘看到’黑洞并证实它们的存在。”她补充道,这些结果还进一步证实了爱因斯坦预言的方程。

  此前科学家已经发现了黑洞存在的间接证据,指出银河系中心的恒星正围绕着一个巨大的隐形物体运转。这种超大质量黑洞——质量是太阳的数十亿倍——的形成是一个非常具有挑战性的问题。

  研究者认为,这些超大质量黑洞最初要比现在小得多,它们在宇宙早期形成时可能只有中等规模。经历了宇宙尺度的时间,这些黑洞不断吸收气体和尘埃,与其他黑洞碰撞、融合,最终形成了巨无霸的规模。不过,巴斯考尔也表示,这一理论的许多细节依然十分模糊。

  天文学家已经观察到被称为类星体的天体,它们是极度明亮的活动星系核,其能量可能来自吞噬物质的超大质量黑洞。类星体的年龄可以追溯到大爆炸之后的第一个10亿年。在宇宙刚刚形成的时候,为什么会在如此短时间内形成如此庞大的物体?科学家对此仍然非常困惑。“这无疑凸显并增加了这一问题的复杂性,”巴斯考尔说道。(任天)

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