宇宙中黑洞到底是如何形成的?科學家正在電腦中模擬黑洞形成過程

2021-01-15 宇宙探索

如果看過一些關於恆星形成的科技資料,都會知道恆星靠燃燒熱核燃料來維持生命,它燃燒熱核燃料時會產生較重的元素,而所有的能量就會釋放出來跟炸彈一樣,所以恆星耗盡燃料時就會開始冷卻,它冷卻時就不再有足夠的壓力來維持形狀,所以它會由於自己的重量而開始崩塌,它會持續崩塌知道體積變得很小,然後它會遭遇到物質擠壓在一起時的壓力,在這個階段,它的體積會比地球還大一些,並且將原子中的電子推得越來越靠近來支撐它的體積,如果它的質量是太陽的數倍,它就會崩塌得更厲害,而且沒有壓力能阻止這種崩塌,因此它就會持續崩塌知道形成黑洞為止。

但是這種怪異的崩塌恆星遺體真的存在於宇宙中嗎?它們可能潛伏在超新星的那些氣體與塵埃的中心嗎?

美國天文學家克裡斯丁奧特與他在加州理工學院的理論天體物理團隊,正在嘗試了解爆炸中的恆星是否真的能形成黑洞。要形成黑洞,首先需要低的特定角動量,但是要形成一個旋轉中的黑洞,則需要大量的角動量。
有兩種方法可以了解黑洞是否真的是在恆星爆炸時形成的。一就是等待我們的星系中出現超新星,然後用現代天文學的所有工具分析它。一枚銀河系的超新星所提供的資訊需要不眠不休地分析數據,但可惜的是,它在每個世紀也許只發生一兩次。

所以克裡斯丁與他的團隊正在嘗試另一種方法,讓恆星在功能強大的超級電腦裡爆炸,這並不簡單,事實上,沒有人獨立完成過,不過克裡斯丁正在努力成為第一個成功的人。模擬超新星的崩塌使非常困難的,因為它必須集合很多物理學原理,包括重力的廣義相對論,崩塌氣體的流體力學以及粒子物理學等,做這樣的模擬就像是做一次很精準的氣象預測。

目前克裡斯丁仍無法讓虛擬恆星的爆炸看起來像真正的超新星。但是經過數年來在物理學與數學上的精進,現在她認為他可能是第一位完全了解黑洞是如何誕生的人。

讓人驚訝的是,大部分可靠的模擬都沒有爆炸,只有崩塌而已,不是爆炸,而是嗚咽。這可以叫什麼呢?不是超新星,而是「非新星」。基本上一切到最後都沒入黑洞中,恆星會緩慢但穩定地消失,大部分恆星或恆星的一大部分會憑空消失可能是真的。

如果克裡斯丁說得對,黑洞會靜靜地形成,那些宇宙中吞噬者可能就隱藏在我們周圍,而我們可能永遠都不知道。要找到黑洞是極為困難的,就算它不是黑的,也不會輻射能量,它的直徑很小,假設是20英裡吧,在十光年的距離之外是不可能找到它的,即使用最好的望遠鏡也不行。


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