黑洞

2021/6/7 10:36:14

黑洞知识

1000000000度

美国宇航局约翰霍普金斯大学和罗切斯特理工学院的科学家最新证实了恒星级黑洞如何产生最高能量的光线，他们在一台超级计算机上模拟黑洞的气体吸积过程，重现了X射线喷流的形成，发现活跃的黑洞可产生强大的能量射线。

戈达德太空飞行中心天体物理学家杰里米·施尼特曼认为这项研究调查了位于黑洞周围温度高达10亿度气体的行为，气体分子、磁场间的相互作用显示出宇宙中最极端物理环境非常令人畏惧。

当气体逐渐落入黑洞周围的轨道时，会形成一个扁平的物质盘面，并开始呈现螺旋式下落，这一过程中气体等物质被剧烈压缩和加热，越接近中央的区域温度越高，可达到2000万华氏度，或为1200万摄氏度，是太阳表面温度的2000倍左右，并释放出低能量的软X射线。

科学家对黑洞的研究已经超过了40年，观测表明黑洞也会产生相关规模的硬X射线，如果高能量的射线意味着有着相当炙热的气体存在，温度可高达数十亿摄氏度。

这项研究在理论和观测之间建立了一座桥梁，表明硬X和软X射线都会在黑洞吸积气体的过程中被释放出来。约翰斯·霍普金斯大学教授朱利安·克罗利克等开发出一个黑洞吸积盘内部区域的模型，可以跟踪X射线的释放和移动，并与观测到的真实黑洞进行对比。

科学家计算出流入黑洞吸积盘的气体运动方程，并进行计算机模拟，发现下落气体的温度、密度以及速度都在急剧增加，这一过程还对吸积盘外部的气体行为构成影响。

位于得克萨斯高级计算中心的超级计算机参与了本项研究，科学家通过27天的模拟对黑洞吸积气体过程释放硬X射线有了进一步的了解，并推测吸积盘的物质在被加热后可形成冕环，该现象位于黑洞事件视界的边缘附近，由极高温度的X射线导致，在整个吸积盘和冕环发生的区域，科学家成功跟踪到X射线的释放，并第一次直接发现吸积盘上出现的磁场动荡以及由此所形成的10亿度冕环。

黑洞是目前已知最致密的天体，一颗典型的恒星在耗尽自身携带的燃料后在引力作用下发生坍缩，质量为20倍太阳质量的恒星将会形成宽度不到120公里的黑洞。

天文学发现迄今最大恒星级黑洞

讯，近期，中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队发现迄今最大恒星级黑洞，这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限。据了解，黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。而恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的。

北京时间2019年11月28日凌晨，国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)，研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞，并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

黑洞是一种本身不发光的神秘天体。任何物质，包括光也无法从它身边逃离。根据质量的不同，黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。这其中，恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的，是宇宙中广泛存在的“居民”。理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞，但迄今为止，天文学家仅在银河系发现了约20颗恒星级黑洞——而且都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的、质量均小于20倍太阳质量的黑洞。

2016年秋季开始，国家天文台领导的研究团队利用LAMOST开展双星课题研究，历时两年监测了一个小天区内3000多颗恒星。结果发现，在一个X射线辐射宁静的双星系统(LB-1)中，一颗8倍太阳质量的蓝色恒星，围绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。不同寻常的光谱特征表明，那个“看不见的天体”极有可能是一颗黑洞。

研究人员随即进行了“确认”：他们通过西班牙10.4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜，进一步确认了LB-1的光谱性质，计算出该黑洞的质量大约是太阳的70倍。值得一提的是，在两年之久的监测时间里，LAMOST共为这项研究做了26次观测，累积曝光时间约40个小时。刘继峰表示，如果利用一架普通四米口径望远镜来寻找这样一颗黑洞，同样的几率下，则需要40年的时间——这充分体现出LAMOST超高的观测效率。

目前恒星演化理论预言在太阳金属丰度下只能形成最大为25倍太阳质量的黑洞。这颗新发现黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”。美国激光干涉引力波天文台(LIGO)从2015年起，通过探测引力波的方法发现了数十倍太阳质量的黑洞;2017年，雷纳韦斯、基普索恩和巴里巴里什因在LIGO的建造和引力波探测方面的贡献被授予诺贝尔物理学奖。LIGO台长大卫雷茨评论，“在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞，将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。这一非凡的成果，将与过去四年里美国激光干涉引力波天文台(LIGO)及欧洲室女座引力波天文台(Virgo)探测到的双黑洞并合事件一起，推动黑洞天体物理研究的复兴”。接下来，利用LAMOST极高的观测效率，天文学家有望发现一大批“深藏不露”的黑洞,开创批量发现黑洞的新纪元。

这项工作是基于LAMOST(中国兴隆)、加纳利大望远镜(西班牙加纳利群岛)、凯克望远镜(美国夏威夷)和钱德拉X射线天文台(美国)的观测数据完成的。本研究共包括55位作者，来自中国、美国、西班牙、澳大利亚、意大利、波兰和荷兰7个国家28家单位。

为您推荐

地球上最干净的空气闻起来怎么样？空气靠近寒冷的南极洲

人类首次直接观察到行星诞生过程人类何时才能看到系外行星

火星海王星“同框”12日上演翌日再合下弦月

紫金山天文台：“最亮”金星10日闪耀星空届时将金光璀璨

木星的大红斑又变小了是怎么回事 NASA卫星木星最新高清图像

虫洞真的存在吗如何才能探测到虫洞

科学家首次实现了室温超导是怎么回事室温超导有什么意义

美国科学家发现超大黑洞

导语：黑洞是种很可怕的天体，任何物质都逃脱不出它的范围，只要你靠近她瞬间能将你撕得粉身脆骨。黑洞的诡异性令人胆怯三分，近日，美科学家发现超大黑洞，质量约为太阳质量100亿倍，距离地球大约60亿光年。并且猜测它有可能是一个双黑洞。对此研究他们发表于《自然》周刊上。让我们拭目以待吧!

美国科学家发现超大黑洞：有趣的是，对环绕黑洞的恒星的运动的追踪暗示，它有可能是一个双黑洞

迄今为止发现的最大的超级大黑洞

美国宇航局的科学家又发现了遥远宇宙中的超大质量黑洞，其距离我们大约60亿光年，这意味着我们发现的是在宇宙年龄只有现在一半时候的超大质量黑洞。在发现这个黑洞的过程中，科学家使用了宇宙天然的“变焦镜头”，这是一个位于30亿光年之外的椭圆星系。

据西班牙《阿贝赛报》网站4月6日报道，美国科学家认为，在意想不到的天空区域中发现第二大黑洞，意味着宇宙中的超级大黑洞可能比之前预想的更常见。他们在发表于《自然》周刊上的文章中如此解释。报道称，迄今为止发现的最大的超级大黑洞，即那些质量约为太阳质量100亿倍的大黑洞，都位于超大星系的核心，这些超大星系又与其他大星系并存于某区域。

NGC1600星系是非常明亮的类星体

虽然在宇宙星系密布区的某个大星系中发现超级大黑洞属于意料之中，就像在曼哈顿发现摩天大楼一样，但在星系稀疏的区域发现超级大黑洞看似不太可能。但是新发现说明，或许它们并不是如此罕见，因为NGC1600星系是很常见的星系。科学家表示，很可能包含最大黑洞的最亮的类星体，不一定非得存在于宇宙中的星系密集区域，NGC1600星系是第一个存在于本地宇宙星系密集区之外的超大黑洞，或许也将是第一个同样存在于星系密集区之外的非常明亮的类星体的后代。

有趣的是，对环绕黑洞的恒星的运动的追踪暗示，它有可能是一个双黑洞。或许双黑洞在大星系中很常见，因为大星系大都是与其他星系合并生长而成的，而每个星系的核心都应该带一个黑洞。这些黑洞经过互相移动，最终合并成新大星系核心的单一黑洞，在这个过程中释放出引力波。

小部分黑洞不断生长成为超大黑洞

报道称，当物质变得极其密集，甚至连光都不能逃脱它的引力之时就形成了黑洞。宇宙初期气体充沛，一小部分黑洞不断生长成为超大黑洞，释放出大量的能量。回看遥远的宇宙，这些超级大黑洞看起来就像非常明亮的类星体。而当天文学家从地球附近观察时，看到的却是气体稀少、布满恒星的星系而非类星体。然而这些本地星系中的最大星系，或许还在其核心中央保留着古老的类星体。

在黑洞的研究过程中，引力透镜可让我们“看到”早期宇宙中存在的超大质量黑洞，它们的行为与演化过程可影响当前宇宙星系的“成长”。反过来，我们也可以通过超大质量黑洞的相关信息预测星系的演化方向，星系碰撞融合、中央黑洞合并等可影响星系内气体等物质流动的方向，进而对黑洞的吸积过程产生影响。

猜您感兴趣

超大黑洞质量堪比170亿个太阳距离地球2亿光年

1000000000度!NASA发现黑洞恐怖一面!

NASA拍螺旋星系超大黑洞潜藏宇宙尘埃中

黑洞可以吞噬太阳吗

在广袤的宇宙中，存在着黑洞。在现代广义相对论中，黑洞是存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞会发出耀眼的光芒，体积会缩小，甚至会爆炸，会喷射物体，发出耀眼的光芒。在常人的认知中，黑洞会吞噬宇宙中的一切。那么，黑洞可以吞噬太阳吗？

黑洞可以吞噬太阳吗

黑洞可以吞噬太阳。黑洞在宇宙里面是吞噬一切的存在，就连光走到它身边也逃不掉被吞噬的命运，并且黑洞的质量非常大，最小的都比太阳大三倍。不同的黑洞吞噬太阳需要的时间不一样，取决于黑洞质量的大小。

1916年，德国天文学家卡尔史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解，这个解表明，如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值，其周围会产生奇异的现象，即存在一个界面——“视界”，一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。

但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

黑洞会永远存在吗

导语：黑洞是一种很特别的天体，任何物体只要靠近黑洞便会如同跌入万丈深渊中。将你撕得粉身碎骨，如同蒸发了一般不翼而飞。那么有不少人疑惑黑洞会永远存在吗?对此 “霍金辐射”理论表明，黑洞逐渐萎缩甚至消失。研究人员将霍金辐射理论进行研究得出相关结论。感兴趣的朋友不妨阅读以下关于黑洞的资讯吧。

40年多前，英国著名物理学家史蒂芬-霍金提出了所谓的“霍金辐射”理论，即黑洞因为辐射而逐渐萎缩变小直至消失。

“霍金辐射”理论认为：黑洞不会永远存在，没有完全黑暗

长期以来，科学家们一直认为，当一个黑洞死亡时，其内部的一切事物也都将随之消亡。“霍金辐射”理论认为，黑洞应该有能力产生热量并释放亚原子粒子，直到它们能量完全耗尽，这一过程就是所谓的“霍金辐射”。霍金还指出，黑洞并不是完全黑暗的，它们也不会永远存在。

在1974年的声明中，霍金解释了黑洞周围的强大引力场是如何对粒子与反粒子之间配对的形成产生影响的，就像量子理论中真空中时时发生的情形那样。如果粒子恰好形成于黑洞表面外侧，那么粒子对中正粒子就有可能逃离。在观测中，它们可能是以热辐射的形式从黑洞发射出来。同时，反粒子则跌入黑洞之中。通过这种方式，黑洞逐渐损失质量。

计算机模拟实验：黑洞会逐渐萎缩

去年，以色列理工学院物理学家杰夫-斯坦豪尔在实验室中再造了黑洞环境，用于研究粒子在黑洞边界的行为。这个边界其实就相当于黑洞表面。在实验中，斯坦豪尔发现形成声波的能量确实会从黑洞中泄露出来。这与霍金的预言相一致。近期，美国密歇根州立大学天文与物理学家克里斯-阿达米带领研究团队提出了一项新理论。根据这种新理论，他们可以对黑洞相当长的生命周期进行深入研究。研究人员认为，黑洞表面后方的各种信息及所有事物都不是立即消失，而是在黑洞蒸发的后期慢慢泄露出去。他们将霍金辐射理论与数学工具及高性能计算机结合起来创建一个模型，用于显示各种信息进出黑洞时的情形。

“霍金辐射”理论认为，黑洞应该有能力产生热量并释放亚原子粒子，直到它们能量完全耗尽，这一过程就是所谓的“霍金辐射”。

模拟与计算结果表明，一切都慢慢消失了。这一现象违背了物理学定律，许多关于黑洞蒸发的矛盾现象无法得以解释。阿达米表示，“这一问题从来没有得到解决，因为霍金的计算结果无法验证霍金辐射的效果。物理学家假设，随着霍金辐射带走黑洞所有的质量，黑洞会逐渐萎缩。但是，没有人能够通过数学计算来验证这一理论。”

黑洞与“霍金辐射”之间是相互的

长期以来，人们一直认为当黑洞萎缩到最小化时，其内部的一切事物都将消亡，因此所有的量子信息不可能隐藏于黑洞表面之后。阿达米等人的研究成果对这一传统观点提出了挑战。但是，阿达米和斯坦豪尔等人没有提出量子引力理论，他们只是采用霍金的理论。这样，他们就可以全面理解黑洞究竟是如何与霍金辐射交互的。

阿达米解释说，“为了完成这项计算，我们不得不猜测黑洞是如何与自己周围的霍金辐射场交互的。这是因为目前还没有能够解释这种交互行为的量子引力理论。然而，实验证明我们做出了一个很好的猜测，因为在固定、不可变的黑洞界限中我们的模型与霍金理论相一致。”阿达米研究团队成员、渥太华大学科学家卡米尔-布拉德勒表示，“当然，我们的模型仅仅是一个模型。但是，我们能够证明黑洞与霍金辐射之间的任何量子交互都非常有可能与我们的模型具有同样的属性。”

双黑洞吞噬恒星是怎么回事

讯，一谈到黑洞，很多人都会觉得可怕，就连光也难逃魔掌。近日，安徽师范大学物理与电子信息学院舒新文教授研究小组发现双黑洞吞噬恒星的罕见天文现象，当一个恒星运动到太靠近黑洞的位置时，会被其强大潮汐引力撕裂瓦解，进而被黑洞吞噬。

双黑洞吞噬恒星是怎么回事

11月28日从安徽师范大学获悉，近日，该校物理与电子信息学院舒新文教授研究小组，在一个河外星系中发现了一对互相绕转的超大质量双黑洞吞噬恒星的罕见天文现象。这是天体物理学家迄今为止在正常星系中发现的第二例超大质量双黑洞绕转系统。该研究成果近日以第一作者单位发表于国际顶级期刊《自然通讯》。主要合作者包括中科院国家天文台、中国科学技术大学、广州大学、上海天文台、中山大学以及北京大学的科研人员。

据了解，黑洞是广义相对论预言的天体，具有独特的时空结构，进入其视界面的所有物质包括光线都无法逃脱。当一个恒星运动到太靠近黑洞的位置时，会被其强大潮汐引力撕裂瓦解，进而被黑洞吞噬，同时释放出短暂的剧烈电磁波辐射，这被称为黑洞潮汐撕裂恒星事件。

对于一个本身就很难发现的休眠黑洞来说，发生黑洞潮汐撕裂恒星事件几乎是每个星系每10万年才会发生1次，概率为十万分之一。因此，即便是经过了30多年的研究，天文学家们也仅在少数几个活动的星系中找到了超大质量双黑洞，而能够捕捉到这种天文现象是极为罕见的。

黑洞喷流速度有多快?

自NGC5532发射出的喷流长达将近百万光年远。其中，光的速度是299792458米/秒。

在1998年，X射线源XTEJ1550-564曾进行过一场巨大的爆发。物质以接近光速的高速被送进太空，冲击附近的空气并加热它们，使它们在X射线波段产生炽热光芒。图中的左列影像，告诉我们这些X射线波段的热点从爆发至今已移动了3光年以上，残留下的喷流则已减弱至不可测。图中右侧的绘图则描绘出极可能产生X射线喷流的双星系统，我们可看到左边的一颗红色正常恒星，它大量抛出自身的物质到环绕着右边黑洞的吸积盘上。一般认为喷流就是沿着黑洞的自转轴喷射出来的。

中央的黑洞如何喷发出吸入物质原因仍不清楚，然而，在清空星系后，喷流将膨胀成巨大的无线电波泡泡，发出长达百万年的光芒﹔若一个经过的波前激发了它，这个无线电波泡泡在十亿年后甚至可以再度点亮。