宇宙中的黑洞真的如此可怕嗎?超大質量黑洞在宇宙中扮演什麼角色

2020-12-01 百家號

宇宙中的黑洞真的如此可怕嗎?超大質量黑洞在宇宙中扮演什麼角色

大家好我是你們的老朋友天空,為了展現科技的魅力,以後的每一天我都將為大家放送最幹的貨,希望你們會喜歡。在上期的文章中我們講到了如何去探索黑洞這樣可怕的怪物,還談到了銀河系的中心點,今天我們來繼續講一講銀河系的中心點,看看是什麼東西維持著巨大銀河系的運作。有一個團隊耗時了15年尋找線索,在夏威夷茂納開亞的雲層上,巨大的凱克望遠鏡能夠看穿銀河系的中央。我們為了證明的確有黑洞存在,而必須研究的那個區域小得不得了,這個任務完全留像大海撈針一樣,而且我們還要清楚知道那根針在哪裡。

在銀河系中尋找黑洞的徵兆,就必須看得到非常接近銀河系中央的那些恆星,而且必須正確無誤的把他們定位。凱克望遠鏡開始運轉時,一道鐳射光束會偵測大氣層裡各種可能扭曲影響的細微動靜。接著發動機會調整30英尺的巨型鏡面做輔正,科學家們發信啊,銀河系中央的恆星以時速好幾百萬英裡的速度不斷移動。銀河系中央是相當極端的環境,位於中央的恆星移動的速度比其他地方恆星快很多,這絕對是黑洞存在的指標。看起來就像繞著隱形太陽運行的小不點行星,但它們不是行星而是恆星。需要有強大的引力才能牽引巨大的恆星,讓它們快速緊密的繞行,宇宙裡只有一樣東西擁有這樣的引力,那就是超大質量黑洞。

觀察這些情況就可以證明有個比太陽的質量大400萬倍的黑洞,就在我們銀河系的中央,這是一項重大的發現,我們星系裡的一切,包括我們的太陽系,都繞著超大質量黑洞運行。但是銀河系並不是唯一一個有黑洞在中央的星系,宇宙中大多數的星系中央都有超大質量黑洞。仙女座星系是我們最近的鄰居,它環繞著一個比太陽還重一億四千倍的超大質量黑洞運行。還有M87星系,擁有的黑洞重量相當於200億個太陽。有超大質量黑洞。黑洞是怎麼變得那麼大的呢?他們又在星系的中央做什麼?為了尋找這些答案,我們還要回到140億年前宇宙形成之初。當時宇宙充滿大霹靂時產生的氣體雲,在某些地方,氣體厚重到足以形成好幾百萬顆恆星。

大多數這些新的恆星都是超大質量的,他們燃燒得又熱又快,然後爆炸,製造了許多黑洞。宇宙初期是個極端又瘋狂的地方,大片的質量區域出現災難性的崩塌,製造出黑洞。事實上初期宇宙有可能到處都是新形成的黑洞,引力把許多的黑洞聚集到一起,初期的宇宙隨處都有黑洞結合起來,製造出越來越大的黑洞。經過幾億年的時間,每一個黑洞都已經成長,產生更強的引力,並吸進越來越多的氣體,新的恆星由氣體形成,產生早期的星系。年輕的星系是一大群恆星,這些恆星是由氣體雲形成的,在新星系的中央,有個年輕的超大質量黑洞,它不斷的吸進氣體,變得越來越大。

我們可以想像一下,有一個剛剛誕生、還在形成的星系,核心有一個正在發展的超大質量黑洞,氣體還在進入黑洞,整個星系還在形成。那麼接近這個中央黑洞的地方一切變得越來越熱,物質溫度不斷飆升,氣體快速進入黑洞,可是黑洞超載了,沒有空間容納那些額外的熱氣體。氣體無處可去,只能離開,它們就變成了巨大的能量噴射朱,噴發到太空裡。每一道噴射比我們的太陽系還寬20倍,他們猛烈的噴發穿越了整個星系,這個超大質量黑洞點燃了類星體。類星體是宇宙裡最亮的物體,亮度強到能夠照亮整個星系。

類星體從我們周圍的星系噴發大量氣體,數量相等於每分鐘十個地球,當你加熱一種氣體,它就會膨脹,並且向外噴去,它跟風有點像,不過規模相當大,而這是由黑洞吹出來的風,是從黑洞裡吹出來的氣體。黑洞是吸入氣體,類星體則是吹出氣體,但是到最後沒有留下任何氣體來製造恆星,星系就停止發展。所以我們認為星系可以發展到多大就取決於星系中央的黑洞,兩者關係密不可分。當沒有氣體來噴射之後,類星體噴射柱就開始萎縮,然後消失。留在星系中央的就是超大質量黑洞,還有一大群年輕的恆星。就像我們銀河系年輕時那樣。

銀河系在初期時,可能是類星體,可能每個大星系年輕時都是類星體,可是現在我們已經老到整個星系都安靜下來了。現在天文學家正在尋找類星體,這是發現更多黑洞,並且了解黑洞是怎麼運作的秘訣。每一個類星都代表著一個年輕星系,中央都有個新黑洞,這些類星體最後都會靜下來,這時它們的星系已經成熟並且成型。我認為宇宙和人類很像,年輕時活力十足,等他們年紀漸長就變得比較沉穩,比較放鬆。我們現在知道超大質量黑洞是怎麼形成的,和它們製造類星體控制著星系。黑洞是讓我們了解星系怎麼形成的重點,是了解星系怎麼隨時間演化的關鍵。

所以事實上黑洞一點也不隱秘,他們是我們了解星系和這個宇宙的根本,要更加了解黑洞,唯一的方式就是仔細觀察它,因為我們是不可能貼近造訪的,所以天文學家正在努力構思一種方式,來拍下我們自己星系中央那個超大質量黑洞的照片。要做到這一點,需要一座和地球一樣大的望遠鏡。不過我們最好是希望能夠很快和銀河系中央的超大質量黑洞見面,最好是去到銀河系中央,來到事件視界,這也是天文學家們所追求的。大多數的星系中央都有個超大質量黑洞隱身其中,我們知道它們存在,只因為它們周圍的恆星以每小時幾百萬英裡的速度被牽引。

不過我們還是有辦法拍下黑洞邊緣的,光學望遠鏡並不能直接看到黑洞,但是環繞黑洞的超高溫灼熱氣體所送出的無線電波可用來製作影響。巨大的無線電望遠鏡從太空接受這些訊號。但是就算有照片,也比不上親眼目睹黑洞。在遙遠的未來,我們或許會具備能夠進到黑洞裡面並且穿越它的科技,我們甚至能順利地完成旅程。到時候我們或許就能回答這個問題,黑洞中央到底有什麼?有些科學家認為,我們可以利用黑洞作為某種入口,這樣有可能會走遍宇宙,這還是一個猜測,不過從數學上看來似乎可以說。當你掉進黑洞,你不會就那麼死掉,你會穿越蟲洞,蟲洞是個入口,是穿越空間和時間的捷徑,或許我們能快速的穿過宇宙,通過這個我們稱為黑洞的地下鐵系統。

如果黑洞是穿越空間和時間的捷徑,它或許可以把科幻片裡最酷的想法變成現實。時空旅行是有可能的,可是並不是很實際,你知道保持蟲洞入口取開放所需的能量來源和物質,是某樣奇特到不可能在實驗室製作的東西,不過如果可以製作出來,就有可能利用黑洞的力量回到昨天。或許在未來,我們會精通這項技術。黑洞甚至可能是通往其他宇宙的入口,在黑洞的另一端,甚至可能是大霹靂。當黑洞崩塌物質掉進其中時,或許那些物質是被噴發的另一端到達另一個白洞。如果大霹靂只是黑洞的對立面,我們自己的宇宙可能是這樣誕生的。如果你仔細看黑洞的方程式,放入宇宙的參數,宇宙的質量和大小,你會發現其實我們的宇宙已經解開了黑洞的方程式,換句話說我們有可能正置身事件視界裡,或許其實是住在黑洞裡。

每個黑洞都可能是某個完全獨立的宇宙的起源,如果這點屬實,就可能有幾十億個宇宙存在。每個宇宙都布滿恆星、行星和生命,無論往後我們有任何發現,我們現在都知道黑洞無所不在。黑洞要大得多,對宇宙的演化更關鍵,完全超出我們想像。我們對宇宙的了解,那麼對我們很重要。在我們了解黑洞無所不在之後,已經深受影響,從前大家認為,黑洞物理學虛幻到不可能是真實的,但是現在黑洞成了主角,我們現在知道黑洞主宰著宇宙本身的演化。在我們什麼都不了解的時候,我們都認為黑洞是宇宙的暴君,飛船需要讓開走,以免別吸進去,但其實黑洞扮演著重要的角色,扮演相當多的重要角色。如果沒有黑洞,那就沒有我們,人類的存在都要歸功於黑洞。那麼我們今天的文章到這裡就結束了,如果你喜歡憨憨的文章,那就點讚關注憨憨吧。以後的文章我們還會為大家持續帶來一些乾貨,記得關注憨憨哦!

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    這個結構大約是銀河系大小的300倍,包含一個超大質量的黑洞,它將附近的六個星系困在一個宇宙氣體的 "蜘蛛網"中。這為早期宇宙如何能如此迅速地成長提供了新的啟示。類星體是天空中非常明亮的光源,在其中心包含一個超大質量黑洞,周圍有一個被稱為 "吸積盤"的巨大氣體盤。
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  • 為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西
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    當該恆星本身的質量較大的時候,爆炸後產生的會是一個黑洞,反之則形成的是一個被稱為中子星的緻密物體。通常情況下,大家談論最多的兩種基本黑洞類型,分別是恆星型黑洞(通常大於3倍太陽質量)和超大質量黑洞(100萬到100億倍太陽質量)。研究人員總是會隨著時間的推移,為我們帶回很多新的信息,比如,科學家們剛剛在宇宙空間中發現的一種全新類型的黑洞 「迷你黑洞」。
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    如果沒有超大質量黑洞產生的噴流催生出銀河系,也許人類就不會出現在這個宇宙中。不過天文學家們並不打算就此重寫宇宙的歷史。他們關注的是超大質量黑洞和星系之間的聯繫,這也是縈繞在星系形成上的一個關鍵問題。20世紀60年代中,當類星體首次被發現時,這個問題第一次浮出了水面。類星體都是非常明亮、緻密的天體,可以釋放出超過銀河系100倍的輻射。
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  • 天文學家發現超大質量黑洞陷入宇宙
    這個結構大約是銀河系大小的300倍,包含一個超大質量的黑洞,它將附近的六個星系困在一個宇宙氣體的 "蜘蛛網"中。這為早期宇宙如何能如此迅速地成長提供了新的啟示。 在周四發表在《天文學與天體物理學》雜誌上的一項新研究中,一個由天文學家組成的國際合作組織詳細介紹了類星體 "SDSS J1030+0524"(簡稱J1030)周圍的環境。
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  • 你知道宇宙中最近的最紅的最大的超大黑洞嗎?
    你對「大」有什麼概念?一棟房子,一座山,一顆地球。可這些在宇宙的尺度中都太小了,即使是能裝下130萬個地球的太陽,也只是宇宙制霸天體黑洞面前的「地球」。黑洞,宇宙中的王者級怪物。這些暴力天體潛伏在空曠黑暗的宇宙中,它們是物質緊密堆積的產物。一旦超過事件視界,光都無法逃脫。據估計,僅在銀河系內部,就存在著1000萬到10億個黑洞。
  • 每個超大質量黑洞裡,都可能藏著多重宇宙中的一個
    撰文 阿尼爾·阿納塔斯瓦米(Anil Ananthaswamy)翻譯 丁家琦審校 韓晶晶黑洞裡可能藏著其他的宇宙。科學家最近發現,早期宇宙中一些奇異的時空現象會帶來短壽命的蟲洞,讓我們與數量繁多的多重宇宙相連。如果該理論得到證實,它或許可以解釋為什麼星系中心的超大質量黑洞在相對較短的時間內就可以長到這麼大。多重宇宙(multiverse)就是說我們所在的宇宙只是數量巨大的眾多宇宙中的一個。
  • 為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西?
    首先,掉進黑洞很容易成為最糟糕的死亡方法。宇宙中沒有什麼比黑洞更可怕了。黑洞-引力如此之強以至於無法逃脫的太空區域-成為當今新聞中的熱門話題。特別是, 我專注於 潛伏在星系中心的超大質量黑洞。大多數情況下,它們處於非活動狀態,但是當它們處於活動狀態並吃掉恆星和氣體時,靠近黑洞的區域會比容納它們的整個星系耀眼。黑洞活躍的星系稱為 類星體。在過去幾十年中,我們已經了解了所有有關黑洞的知識,但仍有許多 謎團需要解決。
  • 天文學家發現早期宇宙直接形成超大質量黑洞的證據
    現在,加拿大安大略西部大學的科學家發現了某些黑洞並非起源於恆星殘餘的證據。這一發現能夠解釋宇宙最早期階段出現的極端大質量黑洞。西部大學的物理學與天文學教授沙塔努·巴蘇表示:「這是一個間接觀測證據,證明某些黑洞由恆星塌陷直接形成,而不是恆星殘餘。」對於超大質量黑洞,科學家一直很難給出一個令人滿意的解釋。這些引力怪獸據信潛伏在每個大星系的中央,例如我們的銀河系。
  • 宇宙中原始黑洞真的是巨大的重力嗎?
    國外天文學家不了解宇宙中最大黑洞的起源。這些黑洞在宇宙學記錄中出現得如此之早,我們可能不得不調用新的物理學來解釋它們的外觀。 新的研究提出了一個有趣的想法:第一個黑洞不是來自恆星,而是來自一團超級的粒子,假設粒子,被稱為重力,設法生存在大爆炸的第一個混亂的時期。
  • 宇宙中超大質量黑洞的形成,是否與周圍的星際氣體和恆星有關?
    所以,科學家們疑惑這些宇宙中超大質量黑洞的形成,是否還與周圍的星際氣體和恆星有關?超大質量黑洞的起源-原始氣體雲坍塌,為什麼不足以解釋所有現狀?如此短的時間就形成質量這麼龐大的黑洞,的確很難通過現有的黑洞形成理論來合理解釋。
  • 宇宙中的黑洞,進入黑洞後是平行宇宙?
    在這個定律中,引力的大小是與質量成正比,與距離平方成反比的。因此同等質量的恆星與同等質量的黑洞引力就是一樣大的。目前我們發現的黑洞,最小的有太陽質量的3倍多,而已知最大的恆星r136a1,質量是太陽的265~300倍。那麼3倍太陽質量的黑洞能吃掉300倍太陽質量的恆星嗎?答案是肯定的。只要r136a1靠近黑洞,再小的黑洞也會吃掉它。