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宇宙中最古老的黑洞 Q0906+6930能吸納上千個太陽系

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宇宙中最古老的黑洞是什麼黑洞?黑洞是現代廣義相對論中,宇宙空間內存在的一種天體。黑洞的引力很大,使得視界內的逃逸速度大於光速。“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脱的天體”。下面就跟本站一起具體看看宇宙中最古老的黑洞等相關內容。

宇宙中最古老的黑洞 Q0906+6930能吸納上千個太陽系

黑洞簡介

1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中於空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面——“視界”一旦進入這個界面,即使光也無法逃脱。這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的“邊緣訊息”,可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行軌跡取得位置以及質量。

宇宙中最古老的黑洞 Q0906+6930能吸納上千個太陽系 第2張

物理性質劃分

根據黑洞本身的物理特性質量,角動量,電荷劃分,可以將黑洞分為五類。

不旋轉不帶電荷的黑洞:它的時空結構於1916年由史瓦西求出,稱史瓦西黑洞。

不旋轉帶電黑洞:稱R-N黑洞。時空結構於1916至1918年由賴斯納(Reissner)和納自敦(Nordstrom)求出。

旋轉不帶電黑洞:稱克爾黑洞。時空結構由克爾於1963年求出。

一般黑洞:稱克爾-紐曼黑洞。時空結構於1965年由紐曼求出。

雙星黑洞:與其他黑洞彼此之間相互繞轉的黑洞。

認識黑洞

理論上,黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種天體。它具有的超強引力使得光也無法逃脱它的勢力範圍,該勢力範圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界。像宇宙萬物一樣,恆星也會衰老死亡。一些大質量恆星在核聚變反應燃料耗盡時,內核會急劇塌縮,所有物質快速的向着一個點坍縮,最終坍縮成一顆黃豆大小的奇點,並形成一個強大的力場漩渦,扭曲周圍時空,成為黑洞。

宇宙中,根據質量天文學家們將宇宙中的黑洞分成三類:恆星級質量黑洞(幾十倍—上百倍太陽質量)、超大質量黑洞(幾百萬倍太陽質量以上)和中等質量黑洞(介於兩者之間)。

根據理論推算,銀河系中應該存在着上千萬個恆星量級的黑洞。然而,因為黑洞自身不發射和反射電磁波,儀器和肉眼都無法直接觀測到它。

既然無法“看見”,那怎麼就知道它存在呢?天文學家們主要是通過各種間接的證據。

中國科學院上海天文台研究員沈志強:“主要有三類代表性證據。一是恆星、氣體的運動透漏了黑洞的蹤跡。黑洞有強引力,對周圍的恆星、氣體會產生影響,於是我們可以通過觀測這種影響來確認黑洞的存在。二是根據黑洞吸積物質,也就是吃東西時發出的光來判斷黑洞的存在。第三則是通過看到黑洞成長的過程‘看’見黑洞。”

到目前為止,通過間接的觀測,科學家們在銀河系發現和確認了20多個恆星級質量黑洞,但可能有上千萬個恆星級黑洞候選體。

沈志強説:“宇宙每個星系中心都有一個超大質量的黑洞。我們居住的銀河系中心就有一顆,它的質量大約是太陽質量的400多萬倍。除此之外,銀河系還有很多恆星級黑洞。”

這些神祕的黑洞和宇宙的誕生和演化有何關係?它和所在的星系之間又有什麼關係?它又和我們人類有什麼關係,會不會對我們的生活產生影響?……為了更準確清晰地解答這些問題,科學家們想直接“看”到黑洞。

美國科學家在6月出版的《天體物理學報》上發表了他們的最新研究成果,他們發現在距地球非常遙遠的星系中有一個古老的黑洞,形成時間在127億年前,即在形成宇宙的大爆炸(138億年)之後大約10億年。因此科學家為之驚奇,它如何在如此“短暫”的時間內,就聚集瞭如此大量的物質成為黑洞。

最古老的黑洞:Q0906+6930

美國斯坦福大學的天文學研究小組,在遙遠的宇宙中發現了目前為止堪稱最龐大最古老的黑洞。其質量是太陽質量的100多億倍,這意味着,這個被稱為Q0906+6930的黑洞,能夠在自己的引力場中吸納上千個太陽系,其質量也相當於銀河系內所有恆星的質量之和。

這個巨型黑洞位於大熊座星系中央,與地球的距離約為127億光年。據來自斯坦福大學的羅格·羅曼尼表示,科學家們初步確定這個黑洞的年齡約為127億歲,也就是説,它在“大爆炸”之後10億年內就已經形成了。

然而,令天文學家們疑惑不解的是,這個巨型黑洞是如何能在如此短暫的時間內聚集如此之巨的質量。據羅格·羅曼尼教授解釋稱,為了揭開這個龐然大物的質量之謎,天文學家們使盡了全身的解數——包括測量微粒的運動速度和多普勒效應強度。

眾所周知,黑洞是看不見的,因此,科學家們只能依靠它發出的輻射和對相鄰恆星的萬有引力作用來判定它的存在。一般來講,天文學家們將黑洞分為兩類:星狀黑洞和超大質量星狀黑洞。星狀黑洞由質量相當於幾個太陽的恆星坍縮形成,而超大質量星狀黑洞的質量則可達十億個太陽質量。

它的重量是銀河系所有恆星的總和,體積大到裝下我們1000個太陽系還有餘。領導該項研究的美國斯坦福大學天文學副教授羅傑·羅馬尼説:“這個黑洞在宇宙還十分年輕時就形成了,而且它的巨大體積,很讓我們吃驚。像這樣巨大的黑洞很少見。”

宇宙中最古老的黑洞 Q0906+6930能吸納上千個太陽系 第3張

黑洞是人類肉眼無法看見的,科學家只能通過測量微粒的運動速度和多普勒效應強度,既離我們遠去的天體發出的光波長變長,譜線向紅端移動,這種現象叫多普勒效應,通過測量它附近發射出的X射線和伽馬射線,來確定它的存在,並測量它對位於它附近的星體的引力效應來確定它的質量。但是這個巨大黑洞如此之遠,科學家找不到它附近適當星體。羅傑·羅馬尼説,科學家計劃進一步測量位於它附近的發射出的X射線和伽馬射線,對它進行精確的測量。到2007年,新的伽馬射線天文望遠鏡的發射,將對研究這個大黑洞有更多幫助。不過,這個黑洞只是羅傑·羅馬尼他們確定的要研究的200多個黑洞中的一個。