答案只有一個:銀河系中心藏著一個超大質量黑洞

2020-12-06 長江日報

    2020年諾貝爾物理學獎頒發給了3位獲獎者,因為「他們發現了宇宙中最奇異的現象之一——黑洞」。

    英國物理學家羅傑·彭羅斯證明黑洞是廣義相對論的直接產物。德國科學家賴因哈德·根策爾和美國科學家安德烈婭·蓋茲則發現,在我們銀河系的中心,有一個看不見的、質量極大的天體控制著周邊恆星的軌道,目前對這個天體的唯一解釋就是一個超大質量黑洞。

    愛因斯坦提出的廣義相對論顛覆了傳統的空間和時間概念。他的方程式預言了黑洞的存在:大質量的天體會使空間彎曲、時間減慢,一個超大質量的天體甚至能吞噬光線,從而形成一片「絕對黑暗」的空間,這就是黑洞。值得一提的是,愛因斯坦本人並不相信黑洞真的可以存在。

    然而,在愛因斯坦去世10年後,彭羅斯用巧妙的數學方法論證了黑洞可以形成,並對其進行了詳細描述:在黑洞的核心隱藏著一個奇點,它的時空曲率無窮大,密度也趨於無限大。一旦物質開始坍縮,就沒有什麼能阻止坍縮的繼續,所有物質只能沿一個方向走向奇點。這是一條通往時間盡頭的「單行道」。

    彭羅斯這篇開創性的論文發表於1965年1月,至今仍被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻。現在,黑洞的中心存在奇點已成為科學界的普遍認識。

    黑洞引力非常強大,甚至連光線也無法逃逸,沒有光線射出的邊界稱為「事件視界」。直接窺視黑洞是不可能的——黑洞所有的秘密都藏在它的事件視界內。但是,星星為孜孜以求的科學家們指明了方向。

    利用恆星的軌道作為嚮導,根策爾和蓋茲提出了迄今最有說服力的證據,證明銀河系中心隱藏著一個看不見的超大質量天體。

    100年前,美國天文學家哈洛·沙普利首先確定了銀河系的中心,即射手座(又稱人馬座)方向。但直到20世紀90年代,隨著更大、更先進的天文觀測設備出現,科學家們才得以對銀河系中心進行更系統的研究。

    根策爾和蓋茲分別領導一個研究小組,自上世紀90年代初以來一直試圖透過塵埃雲觀測銀河系中央一個名為「射手座A*」的區域。根策爾小組最初使用位於智利的新技術望遠鏡(NTT),而後使用位於智利帕拉納爾山上的甚大望遠鏡(VLT)。而蓋茲小組則使用位於美國夏威夷冒納凱阿山上的凱克天文臺。

    近30年來,根策爾和蓋茲的團隊不斷完善觀測技術,追蹤觀測區域內眾多恆星中一批最亮恆星的運動軌跡。其中一顆恆星在不到16年的時間內完成了圍繞星系中心的完整運行,科學家們得以繪製出它的完整軌道。

    兩個研究團隊在數十年如一日的觀測後得出一致結論:銀河系中心存在一個質量非常大且看不見的天體,在不超過太陽系的空間中聚集了約400萬個太陽的質量,使周邊恆星急速旋轉。對這個看不見的天體,目前唯一合理的解釋就是它是一個黑洞。

    2019年4月10日,由全球8臺射電望遠鏡組合而成的「事件視界望遠鏡」項目拍攝到人類歷史上第一張黑洞照片。被拍到的這個黑洞位於一個名為M87的星系中央,其質量是太陽的65億倍。在不久的將來,銀河系中央的黑洞「真容」可能也會顯露。

    諾貝爾物理學獎評委會主席戴維·哈維蘭德在頒獎儀式上表示,今年獲獎者們的發現為研究緻密和超大質量天體開闢了新天地。但這些奇特的物體仍然提出了許多有待進一步解答的問題,並激發未來的研究。他說:「不僅有關於它們內部結構的問題,還有關於如何在緊鄰黑洞的極端條件下測試我們的引力理論的問題。」

    據新華社電

相關焦點

  • 與M87相比,銀河系中心的超大質量黑洞像個baby!
    銀河系的中心,是一顆名為「人馬座A(GRO J1655-40)」的超大質量黑洞,我們稱之為「銀心」,「銀心」作為銀河系的中心有著什麼樣的地位呢?人馬座A*質量約為太陽質量的400萬倍,這個控制著銀河係數十萬光年的龐大存在,在浩瀚無邊的宇宙中肆無忌憚的遊走著,且據科學分析,銀河系將在四十億年後與鄰近的仙女座星系相撞,產生一個新的星系。那麼銀河系的中心就只有一個超大質量黑洞嗎?
  • 科學家認為銀河系中心還有一個黑洞,質量是太陽10萬倍!
    在浩瀚的宇宙中,存在著無數的黑洞、恆星、行星,我們知道在行星周圍一般存在著很多的行星朋友,那麼一顆超大質量黑洞有朋友嗎?根據星系形成的本質表明答案是肯定的,事實上,成對的超大質量黑洞在宇宙中是很常見的。
  • 銀河系中心存在超大質量黑洞,那麼太陽繞著黑洞轉?
    如果太陽變成一顆黑洞,那麼它的視界半徑就只有3公裡。當中子星的質量超過奧本海默極限(大約三倍太陽質量)後,也會坍縮成為黑洞。 經過多年的觀測,科學家們找到了黑洞存在的證據,並發現銀河系中心存在一個超大質量的黑洞,這個黑洞的質量是太陽質量的
  • 肉眼能夠看到銀河系中心人馬座A*超大質量黑洞嗎?
    先說答案:人類肉眼無法看到黑洞,必須藉助望遠鏡才能發現和觀測。現代天文學發現,幾乎每個大的星系中心都有一個巨大的黑洞,銀河系也不例外。黑洞是什麼?就是大質量恆星死亡後的屍骸。因此科學界認為,星系中心的超大質量黑洞很可能是另一種形成方式,就是宇宙大爆炸初期巨大星雲團直接坍縮形成的黑洞。大爆炸初期分子雲團質量太巨大了,在收縮和坍縮過程中,還沒等恆星形成,就直接坍縮成一個黑洞了,這樣的黑洞初始就是很巨大的。
  • 銀河系超大質量黑洞,距離地球有多遠?
    由於人類生活在銀河系中,無法看清銀河系的全貌,只能夠通過尋找參照物大致判斷銀河系的尺寸和形狀,通過射電望遠鏡觀測,科學家可以精確判斷恆星的大小、位置、軌道、旋轉速度,從而逐漸繪製銀河系地圖。    研究人員在探索太陽系之外的天體時,發現了銀河系中心的SgrA*超大質量黑洞距離地球僅有25800光年的距離(1光年大約9.5萬億公裡)。
  • 解讀銀河系中心超大質量黑洞,它不僅僅是毀滅者更是締造者!
    銀河系的中心是一顆超大質量黑洞,質量可達太陽質量的400萬倍。黑洞邊緣有一個明顯的分界線,叫做「事件視界」,理論上講,任何越過事件視界的東西都會有去無回,被黑洞無情地吞噬。而只要沒有越過事件視界,速度又夠快,理論上就不會被黑洞吞噬。
  • 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。內部的世界以上所描述的是從外部角度觀察到的現象,但維連金說,這幅圖景得出的結論還不僅於此,比如泡泡最終的命運依賴於它們的大小。越往後生成的泡就越小,將坍縮成普通的黑洞,其內部只有一個密度無限大的「奇點」。
  • 銀河系中心存在第二個超大質量黑洞?首個黑洞視頻或將公布,期待
    雖然我們看不到它們,但是它們確實是存在的,比如說黑洞。相信大家都知道,黑洞最典型的特徵就是質量超大,所以它們的引力也非常大,連光都逃不掉,所以我們就沒法用肉眼看到它們。黑洞,在宇宙中可以說是廣泛存在的,有科學報告指出,在我們銀河系可能隱藏著數以百萬計的黑洞,這麼多黑洞,我們卻很難看到它們。因此,對於它們的一些物理性質(如質量等),我們並不是很清楚。
  • 黑洞有多少不可思議的現象?中心可能是一個質量巨大的奇點
    因此,科學家猜測,黑洞的中心是一個體積無限小,質量無限大的奇點,正是這個質量超大的奇點產生了巨大的引力,在奇點的周圍形成了一個黑洞視界,任何物質進入這個視界範圍,都會被奇點強大的引力拉扯吞噬,消失在黑洞中。黑洞是宇宙的猛獸,是讓宇宙物質恐怖的存在。
  • 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
    當然,對於那些中小型黑洞,我們基本就很難觀測到了,它們沒有明顯的吸積盤,閃光非常弱,除非離我們非常近,一般情況下,我們是發現不了中小型黑洞的。以人類現在的科技實力,能夠觀測發現的黑洞只限於超大質量黑洞,銀河系中心的人馬座A*就是一個超大質量黑洞,質量約為太陽的400萬倍。只不過,銀河系中心的這個超大質量黑洞在宇宙超大質量黑洞家族裡,是比較溫柔的存在。
  • 黑洞大決戰!銀河系中心的超大質量黑洞可能會「失控」,吞噬地球
    專家警告稱,位於銀河系中心的超大質量黑洞可能會「失控」,吞噬地球。 隨著黑洞的年齡超過數十億年,它們的質量隨著它們吞噬周圍的行星和恆星而增長。對於位於銀河系中心的黑洞射手座來說,情況也沒有什麼不同。黑洞如此之大,其質量是我們太陽的410萬倍。
  • 銀河系中心的黑洞
    從第一張黑洞照片被公布後,相信大家對黑洞都有了一定的了解。那麼,你知道麼,在銀河系中心有一個大型黑洞。其實大多數星系中心都有超大質量的黑洞,當然我們銀河系不是例外。在2008年,德國天文學家們曾證實,位於銀河系中心,與地球相距2.6萬光年的「人馬座A*」,其實是一個質量超大的黑洞,人馬座A*的質量約為431 ± 38萬或410 ± 60萬個太陽質量。黑洞在宇宙中到底發揮著怎樣的作用,科學家目前還不是很明確。
  • 在這個星系中心,首次發現三個超大質量黑洞!其他星系都只有一個
    由哥廷根大學和波茨坦大學科學家領導的一個國際研究小組,首次證明了星系NGC6240包含三個超大質量黑洞。在發表在《天文學與天體物理學》期刊上的這些獨特觀測結果顯示,星系核心的黑洞彼此接近,這項研究指出了宇宙中最大星系形成過程中的同時合併過程。像銀河系這樣的大質量星系通常由數千億顆恆星組成,中心有一個質量高達幾百萬到幾億倍太陽質量的黑洞。被稱為NGC6240的星系由於其特殊形狀而被稱為不規則星系。
  • 地球最終會被超大質量黑洞吞噬?黑洞的增長速度比銀河系還快
    比如,我們地球所在的銀河系,這就是一個包含了很多塵埃、氣體、暗物質和恆星等物質的星系。它們依託於重力的束縛作用,聚集在了同一個星系背景之下。在星系的組成部分中,往往都存在著星團、多星系統和不同的星雲。而對於像銀河系這樣較大的星系而言,其中心通常都存在一個超大質量黑洞。這是一種質量介於100萬到1000億倍太陽質量的黑洞類型,而黑洞的增長速度,通常情況下又和星系的大小成正比。
  • 超大質量黑洞是怎麼形成的?
    銀河系核心的超大質量黑洞是怎麼形成的?這個問題可以擴展為"包括銀河系在內的星系核心的超大質量黑洞是怎麼形成的?"。
  • 思想和自然的多重藝術:黑洞和銀河系中心的超大質量緻密天體
    奇點定理和銀河系中心的超大質量緻密天體的發現涉及對這一框架中部分問題的回答,對這一框架的整體認知還待完善。銀河系中心的超大質量緻密天體是自然帶給我們對黑洞現實存在的啟示,它的緻密性(觀測限制的質量密度下限)無法用目前已知的其它天體/系統來解釋。Penrose的奇點定理觸及黑洞奇點形成的一個重要方面,其在真實宇宙中的形成過程和形成條件的必要性還有待進一步揭示。
  • 研究:銀河系中心的超大質量黑洞,正逐年活躍
    位於銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A* 與其他黑洞有點不同,它常年低調,偶爾吃點附近物質時才爆發亮光。但最近天文學家已證實,人馬座A* 明亮的X射線耀斑近年來持續增加,支持稍早認為銀河系中心逐年動蕩不安的研究結論。
  • 銀河系中心有個強大的磁場!「幕後黑手」是超大質量黑洞!
    我們知道,在我們銀河系中心,有一個巨大的黑洞,被稱為人馬座A*,然而不久前科學家在銀河系的核心有強大的磁場,而這個磁場正是由超大質量黑洞驅動!此前科學家認為銀河系的中心僅僅是一個巨大黑洞的所在地,但新的研究表明,它並不是我們銀河系中心區唯一的存在,一個巨大的磁場也塑造並驅動著那裡的氣體流動。
  • 星系中心的超大質量黑洞到底是如何形成的?
    有這麼大的恆星能通過超新星演化出這麼大的黑洞嗎?顯然不可能!所以我們今天就了解下宇宙早期的超大質量黑洞演化過程,它咋來的!先了解下我們銀河系的超大質量黑洞是怎樣被發現的銀河是夜空中光明與黑暗的交織,它包含了我們所能看到的所有恆星,從年輕到古老,有大有小,顏色各異,中間夾雜著昏暗的氣體雲,綿延數十萬光年,而我們就是其中的一份子!
  • 近日,首次觀測到一顆恆星環繞銀河系中心超大質量黑洞運行。
    外媒的《天文學與天體物理學》雜誌發表的最新研究報告顯示,天文學家利用歐洲南方天文臺望遠鏡(一款位於智利阿塔卡馬沙漠的全能望遠鏡)首次觀測到一顆恆星環繞銀河系中心超大質量黑洞運行,運行軌跡猶如舞動的「玫瑰花結」,而這也正好符合愛因斯坦廣義相對論的預測結果。