黑洞:black hole,是根據愛因斯坦在1907年提出,並在1915年完善的廣義相對論中所提到的質量相當大的天體。
兩大偉大物理學家對黑洞的預言
黑洞是由質量大約是10倍甚至更大質量恆星,在參與核聚變反應的燃料耗盡後(比如太陽是氫-氦聚變),發生引力坍縮而形成。黑洞的質量是如此之大,它產生的引力場是如此之強,以致於大量可測物質和輻射都無法逃逸,就連已知的傳播速度最快的光也無法逃逸,都會為之捕捉。
黑洞正在吞噬一顆恆星
由於恆星是有生命周期的天體,不會永久存在,而且在其生命周期內會通過不斷的核聚變維持其能量以抵抗自身造成的引力,一顆恆星從氫元素開始其聚變歷程,逐步產生其他重元素並且恆星也會逐步膨脹,至於具體聚變到哪一種元素則取決於每個恆星本身,如太陽擁有90億年的氫聚變和10億年的氦聚變,質量更大的恆星因具有足夠能量則可以向更高級的核聚變發展產生更重的元素,但是即使質量相當於太陽質量8倍以上的恆星,其極限聚變的終點也只能到達質子數為26的鐵元素,因為鐵元素不能引起核聚變的材料。
質量10倍於太陽的黑洞電腦模擬圖
目前公認的理論認為,黑洞只有三個物理量可以測量到:質量、電荷、角動量。也就是說:對於一個黑洞,一旦這三個物理量確定下來了,這個黑洞的特性也就唯一地確定了,這稱為黑洞的無毛定理,或稱作黑洞的唯一性定理。另一方面,黑洞一旦形成,則在黑洞形成之前的其他物理信息即告丟失,黑洞上不存在如立方體、錐體或其他有凸起的形態,這是黑洞無毛定理的另一種理解方法。
黑洞經過,席捲一切
黑洞形成後,會不斷吸入周圍的物質而導致後者難以被觀測到,因此往往無法僅依靠天文觀測來發現黑洞,但當雙星中的一方為黑洞時,來自另一方星球的氣團不斷流入黑洞,驟然激起的高溫,這時X射線閃光等會發亮,此時可以間接發現黑洞存在。由於黑洞觀測有實際的困難度存在,宣稱某個星體是黑洞者,通常都只給出幾張模糊的照片或部分的數據,黑洞的所有特徵無法全面驗證,一般媒體報導實際僅有部分資訊,無法滿足專業天體物理的數據要求,因此天文資料庫當中,並沒有黑洞,僅有黑洞候選星。
黑洞想像藝術圖
人們為了尋找黑洞付出很多努力,成果卻不多,20世紀的70年代才找到4個黑洞候選者,在90年代之後又發現6對新的X射線雙星黑洞候選者,其中2個在大麥哲倫星系裡,8個在銀河系內,並於2000年後陸續探測出7個,有人估計過去100億年中銀河系平均每100年有一顆超新星爆炸,而每100個中有1顆導致黑洞形成,那麼銀河系應該有100萬個恆星級黑洞,可是至2007年也只有找到一共17個黑洞候選者。
天鵝座X-1雙星系統,或許是黑洞之一
天文界都在報導,留在4月10號天文學家將會公布人類第一次拍攝到的黑洞照片,不知它將會以怎樣的模樣展示在人類的眼前,我們人類有能從它身上獲得哪些信息呢?就讓我們明天拭目以待吧!