都說黑洞質量無限大?不是的,還有最低質量黑洞

2020-12-08 博科園
博科園:科學科普-天體物理學

美國宇航局的科學家們說,碰撞合併的中子星產生了一個小黑洞。科學家分析了NASA錢德拉x射線天文臺的數據後說,2017年探測到的兩顆中子星的合併可能產生了迄今為止發現質量最低的黑洞。這些數據是在2017年8月美國宇航局費米任務用雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)和伽瑪射線探測引力波後的幾個月裡獲得。來自錢德拉的x射線對於理解這兩顆中子星相撞後發生的事情至關重要,尤其是對每一個觀測這一來源的望遠鏡,官方稱之為GW170817。

博科園-科學科普:根據LIGO的數據,天文學家有一個可靠的估計,中子星合併產生黑洞的質量大約是太陽質量的2.7倍。主持這項研究的美國三一大學(Trinity University)的戴夫·波利(Dave Pooley)說:雖然中子星和黑洞是神秘的,但我們已經利用錢德拉等望遠鏡對它們進行了研究。Pooley說:這意味著我們既有數據,也有理論,來預測這些物體在x射線中的行為。相比之下,錢德拉的數據顯示,對於一個快速旋轉、合併的中子星以及與之相關的高能粒子的氣泡來說,x射線水平比預期的要低幾到幾百倍,這表明黑洞可能已經形成。

美國德克薩斯大學奧斯汀分校的帕萬·庫馬爾說:天文學家長期以來一直懷疑中子星的合併會形成一個黑洞並產生輻射,但到目前為止,還缺乏強有力的證據。在事件發生兩到三天之後的錢德拉觀測沒有發現源,但是在事件發生後的9天、15天和16天之後的觀測,導致了探測。不久後,光源就消失在太陽的後面,但在錢德拉的觀察中,在事件發生後110天左右出現了進一步的變亮,隨後在大約160天後出現了類似的x射線強度。

研究人員稱,觀測到的x射線輻射完全是由於激波(類似超音速飛機發出的音爆)撞擊周圍氣體造成的。Pooley的研究團隊的聲明可以通過未來的無線電和x射線觀測得到驗證。根據研究人員的說法,如果殘骸是一顆具有強磁場的中子星,那麼當高能粒子的氣泡趕上減速衝擊波時,在x射線和射電波長下,源應該會在幾年內變得更加明亮。

關於黑洞: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。1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)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,即使光也無法逃脫。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(John Archibald Wheeler)命名為「黑洞」(引用)。

博科園-科學科普|參考:NASA|文:DAN TAYLOR/Morning Ticker

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  • 黑洞質量是無限大的嗎?
    答案是否定的,但為什麼有的人會認為黑洞的質量是無限大的?當然是因為不懂啊,估計是老眼昏花看科普書時看錯了()一般科普上對黑洞的描述分兩個部分,一個是視界面,一個是奇點。視界面就是黑洞的邊界,靜態黑洞的視界面就是以史瓦西半徑為半徑的球體表面,它只是一個臨界面,並非物質表面,但我們一般所說的黑洞就是指這個臨界面——視界面包裹的區域,所以視界面大小實際上就是黑洞的大小。
  • 黑洞體積不是無限小嗎?黑洞質量與黑洞大小有什麼關係?
    其實體積無限小的是奇點,黑洞並不是奇點,只是黑洞包含了奇點。也就是說奇點是黑洞的一部分。而無論是黑洞還是奇點的質量都不是無限大的。黑洞的質量由形成它的塌縮恆星的剩餘質量決定。而黑洞的質量幾乎全部都集中在奇點上,那是一個無限塌縮的時空點。
  • 擁有密度無限大的黑洞奇點,那會不會擁有質量無限大的黑洞?
    因為黑洞的奇點擁有無限大的密度,於是就有網友問:黑洞的質量有沒有上限呢?會不會一個黑洞質量是無窮大的?黑洞的質量有沒有上限?首先,黑洞是由恆星死亡後,由於其核聚變無法再進行而失去了一個可以向外擴張的力,進到導致了萬有引力可以在已經沒有任何可與之對抗的力的情況下把恆星上的物質吸引至其中心。最終的結果就是恆星不斷地往中心坍塌,整個恆星的質量坍縮成了一個奇點而形成了連光線都無法在它周邊逃逸的黑洞。
  • 接近光速運動的棉花相對論質量無限大,可以形成黑洞嗎?
    棉花雖然輕,但是根據相對論質量公式,棉花如果以光速運動,其相對論質量(動質量)會變得無限大,那麼這種情況下,棉花會因為動質量無限大而形成黑洞嗎?估計很多人都覺得可以。不過,真正的答案是棉花即便能夠接近光速,相對論質量變得無限大,它也形成不了黑洞。
  • 黑洞是個怎樣的存在?質量真的可以無限大?人類能「駕馭」黑洞嗎
    黑洞是個怎樣的存在?質量真的可以無限大?人類能「駕馭」黑洞嗎根據我們人類偉大的科學家,愛因斯坦提出來的宇宙大爆炸理論。這個宇宙中的天體,是來自一場大爆炸中。爆炸的源頭是一個奇點,這個奇點在一個沒有時間和空間的虛無中爆炸了,隨後在爆炸的衝擊力之下,現在宇宙中的天體就都出現了。那麼在這個宇宙中,到底有著多少天體呢?光是在我們人類目前可觀測到宇宙範圍裡,就至少存在著兩萬億個星系。所以這個宇宙裡,到底有多少天體呢?沒有人數的清楚。不過這個具體的數量,就算是計算出來也是沒什麼用的。
  • 質量無限增加會使黑洞邊界無限擴張嗎?
    一個超大質量黑洞的大小是否存在理論極限? 根據史瓦西半徑定義,黑洞的大小與其質量有關,大質量意味著黑洞邊界擴大,因為更大的質量促使時空在更大的區域內彎曲。但是要注意,史瓦西半徑並不是指一個實際的表面,而是超越它的區域,時空彎曲到逃逸速度超過光速的程度。
  • 大小黑洞都很多,唯有中等質量黑洞很稀有,是何緣故?
    當然了,並不是所有的恆星都會演化為黑洞,像太陽這樣的恆星在燃料耗盡之後只能夠坍縮為一顆白矮星,而質量更大的恆星則會坍縮為中子星,只有質量達到太陽質量30倍以上的恆星才能夠最終坍縮為黑洞。不過恆星在超新星爆發的過程中會拋撒大量的物質,所以黑洞最終形成後往往沒有如此大的質量,最小黑洞的質量可能只有太陽的三倍左右,不過由於它的密度無限大,所以擁有遠超恆星的引力。
  • 大小黑洞都很多,唯有中等質量黑洞很稀有,是何緣故?
    當然了,並不是所有的恆星都會演化為黑洞,像太陽這樣的恆星在燃料耗盡之後只能夠坍縮為一顆白矮星,而質量更大的恆星則會坍縮為中子星,只有質量達到太陽質量30倍以上的恆星才能夠最終坍縮為黑洞。不過恆星在超新星爆發的過程中會拋撒大量的物質,所以黑洞最終形成後往往沒有如此大的質量,最小黑洞的質量可能只有太陽的三倍左右,不過由於它的密度無限大,所以擁有遠超恆星的引力。
  • 有史以來質量最低的黑洞!中子星碰撞產生了一個微型黑洞
    看起來它給了我們另一項新的研究——有史以來質量最低的黑洞。高質量合併產生的引力波在物體真正碰撞之前就開始了,所以當2017年8月GW170817發出信號時,世界各地所有可用的望遠鏡都轉向觀測1.3億光年之外發生的事情。其中一個是NASA的錢德拉x射線天文臺,它位於地球軌道的有利位置。它不僅捕捉到了事件本身。
  • 很多恆星質量比黑洞都要大,黑洞一毛不拔!為什麼恆星還能發光?
    距離地球最近的黑洞是2800光年外的麒麟座V616,我們能觀測到它完全得益於它有一顆0.5倍太陽質量的黑洞,因為黑洞的引力擾動對這顆恆星的運行以及光譜都發生了變化,從而可以計算出這顆黑暗天體的質量高達太陽的9-13倍,而高於奧本海默極限的天體成了距離地球最近的候選黑洞之一!
  • 大質量黑洞可能是"黑洞二代"
    來自荷蘭烏特勒支大學的引力波探測項目成員Chris Van Den Broeck介紹說:「這個引力波信號的時長很短,頻率較低(約60赫茲),這些特徵使得它的來源還存在不同的解釋,但最為可靠的是這個信號來自於一次大質量黑洞的融合。9月2日,對於這個信號的深入分析發表在《物理學評論快報》上,分析表明,這個引力波信號由一個66倍太陽質量黑洞和一個85倍太陽質量黑洞的融合產生。
  • 黑洞奇點體積無限小,質量卻無限大,它為何能「裝」進這麼多東西
    黑洞奇點體積無限小,質量卻無限大,它為何能「裝」進這麼多東西相信大家都知道,我們人類所在的地球,只是這個宇宙中的一顆很小的行星。就算是可以放下好幾百個地球的,這個太陽系中的恆星太陽,在這個宇宙中也只是滄海一粟。
  • 黑洞是什麼樣的?質量是無限的嗎?人類能駕馭它嗎?
    在爆炸的衝擊下,宇宙中所有的天體都出現了,我們現在可以觀察到宇宙中至少有2萬億個星系,那麼宇宙中有多少天體呢?沒有人數的清楚。但是即使計算出確切的數量,也沒有什麼用處。因為這些天體就像人類一樣是活著的,每一刻都有死亡和毀滅。所以我們知道人會意外死亡,天體也會意外死亡。很多這些事故都來自於一個罪魁禍首黑洞,對於宇宙中的大多數物體來說,黑洞是一種可怕的存在。
  • 黑洞穩定性和「臨界質量」問題
    在黑洞的情形中,恆星核心的質量形成的引力超過了中子簡併力,引力塌縮過程將連續發生,直到中子星內部的中子和其它粒子最終被壓碎成「粉末」,形成了物質密度無限大、體積無限小的「能量點」。黑洞不是宇宙時空的洞穴,而是物質密度無限大、體積無限小的能量點,天體物理學錄將由超大質量恆星轉化成的能量點稱之為「奇點」,一些科學家相信,超大質量恆星在死亡後轉化為「原始火浗」,我們在詞源學的的概念上將原始火球定義為「能量球」、或「奇球」,能量點和奇點與能量球和奇球符合自然哲學對應論的等效原理。
  • 它是一個超大質量黑洞,質量是太陽的100萬倍,以50%光速瘋狂旋轉
    科學家探索觀測星空,最感興趣的一類天體就是超大質量黑洞,它是宇宙最神秘最強大的一種天體,如果能夠研究透黑洞的奧秘,或許能夠揭開宇宙很多的謎團,甚至宇宙的起源以及一些終極謎團都跟黑洞有關。黑洞還有一個強大的屬性那就是瘋狂旋轉,不同的黑洞旋轉速度不同,有的甚至能達到99%光速。在2014年11月22日的時候,科學家觀測到宇宙深處傳來一道神秘的閃光。
  • 光沒有質量,為何會被黑洞吸引?
    相應地質量也會越大。通常我們所說的光是指可見光,其它頻段的電磁波也可以稱之為光。綜上所述,我們可以認為光是有動質量的。●光為何會被黑洞吸引?上面已經說過了,光具有動質量,那麼是不是就可以利用萬有引力來解釋呢?
  • 宇宙第一個超大質量黑洞誕生於暗物質,而不是大質量恆星坍塌?
    該研究的第一作者、喬治亞理工學院相對論天體物理學中心的副教授約翰懷斯(John Wise)在一份聲明中說:博科園-科學科普:在這項研究中,我們發現了一種全新的機制,它能激發大質量黑洞的形成,尤其是暗物質暈的形成
  • 黑洞內部長啥樣黑洞質量也有上限
    「當物體無限小就一定會變成黑洞嗎」,「比如一個人一粒沙」,任何有質量的物體都有自己的史瓦西半徑,什麼是「史瓦西半徑」,之前講黑洞的視頻裡有介紹過,對於經典黑洞來說,它的視界面到中心奇點的距離就是史瓦西半徑,或者你也可以簡單地認為,把一個物體壓縮成球的話,只要半徑小於它的史瓦西半徑,那麼這個物體就會成為一個黑洞,根據公式計算下。
  • 中等質量黑洞 黑洞這個開掛的超能力是如何練就的?
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  • 黑洞會大黑洞吃小黑洞,一個黑洞套一個黑洞嗎?
    有位朋友提出黑洞裡面會不會有小黑洞,也就是黑洞會不會套著黑洞這樣的問題。時空通訊覺得這是對黑洞的性質認識不清,才會有這樣的誤區,下面我們一起來探討一下。黑洞是宇宙頂級天體,是大質量恆星死亡後的屍骸,任何黑洞中心奇點都是無限小了,這個無限小裡面還有什麼比無限小更小的呢?