銀河系中心超大黑洞被證實,諾貝爾物理學獎頒發

2020-12-04 聽風入夜

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2020年10月6日,2020年諾貝爾物理學獎在瑞典揭曉,彭羅斯證明了黑洞的存在、根澤爾和格茲發現銀河系中心有一個超大質量的黑洞而摘得獎項。這是偉大科學家霍金去世兩年後,科學界對其理論的進一步證實。

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,是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體。黑洞的形成,可以簡單理解為:當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料,由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直到最後形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑),質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——「黑洞」就誕生了。

黑洞也有滅亡的那天,按照霍金的理論,在量子物理中,有一種名為「隧道效應」的現象,即一個粒子的場強分布雖然儘可能讓能量低的地方較強,但即使在能量相當高的地方,場強仍會有分布,對於黑洞的邊界來說,這就是一堵能量相當高的勢壘,但是粒子仍有可能出去。每個黑洞都有一定的溫度,而且溫度的高低與黑洞的質量成反比例。也就是說,大黑洞溫度低,蒸發也微弱;小黑洞的溫度高蒸發也強烈,類似劇烈的爆發。相當於一個太陽質量的黑洞,大約要1x10^66年才能蒸發殆盡;相當於一顆小行星質量的黑洞會在1x10^21秒內蒸發得乾乾淨淨。

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,進而依據運行軌道推算出中心黑洞的位置及質量。兩個研究團隊得出一致的結論是: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。

或許敏銳的小夥伴這個時候就會開始擔憂了,因為從該研究我們可以得出一個可怕的理論,我們的地球處於漩渦邊緣的小球一樣,被逐漸拉扯向這個超大質量的黑洞,那麼有朝一日,我們是不是會被這個黑洞完全吞噬呢?其實,小編認為,完全沒必要太過擔憂,因為我們太陽系是處於銀河系邊緣,距離黑洞十分遙遠,而隨著我們人類的發展,哪怕有朝一日逐漸靠近了,相信以到時發展的技術,也足夠帶著我們的地球母親逃離了!

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