新發現:黑洞的事件視界確實存在,只要掉進去就從宇宙中消失

2020-12-06 火星科普

黑洞是宇宙中一種非常奇特的天體,它的引力極其強大,極度扭曲了其周圍的時空,導致任何落入黑洞的東西都是有去無回,包括光在內。正因如此,我們無法看到黑洞。

天文學家把黑洞的外邊緣稱為事件視界,處於事件視界之外的觀察者無法知曉黑洞內的信息。當有物質太過於靠近黑洞時,它將被事件視界完全吞噬,導致它「從可觀測的宇宙中消失」。

很多科學家認為,在每個星系的中心都存在著一個超大質量黑洞。然而,有種理論認為,存在於星系中心的是一種神秘的超大質量物體,而不是一個黑洞。這意味著墜落其中的物質會撞擊到堅硬的表面,在劇烈的衝擊下被摧毀,這樣看起來就像原先的物質消失了,這就是所謂的「硬表面理論」。

在一項新的研究中,科學家發現,幾乎沒有證據支持硬表面理論,而是得出了「一些或許所有的黑洞都有事件視界」的結論,這是對愛因斯坦廣義相對論的又一次成功測試。

德克薩斯大學奧斯汀分校的天體物理學教授帕萬·庫馬爾(Pawan Kumar)說:「我們的動機並不在於確定有一個堅硬的表面,而是推動知識界限,並找到在黑洞周圍確實存在事件視界的確鑿證據。」

為了弄清哪個理論是正確的,研究團隊首先確定了如果一顆恆星與超大質量物體的表面相撞,望遠鏡將會觀測到什麼。然後,科學家估計了在附近宇宙中會發現這種現象的頻率。如果真出現這樣的撞擊,無疑會對黑洞事件視界的觀點造成衝擊。

研究人員表示:「我們估計了恆星落在超大質量黑洞上的速度。幾乎每個星系中心都有一個超大質量黑洞,我們只考慮了最大規模的,其質量是太陽的1億倍。在距離地球數十億光年內,這樣的天體大約有100萬個。」

根據研究人員,當一顆恆星與一個超大質量物體相撞時,其氣體將包圍該物體並發光數月或數年。科學家利用來自口徑1.8米的全景巡天望遠鏡和快速反應系統(Pan-STARRS)的最新觀測數據,研究了過去三年半來北半球天空的調查數據,這可使科學家搜索這種宇宙碰撞造成的閃光。

科學家指出:「根據恆星落入黑洞的速度,以及附近宇宙的黑洞數量密度,我們計算了在三年半時間內應該會出現多少次閃光。結果表明,如果硬表面理論是正確的,望遠鏡應該檢測到超過10次。」

然而,事實上,研究團隊一次閃光也沒有發現。哈佛-史密松森天體物理中心的物理學家Ramesh Narayan表示:「這項研究表明,幾乎所有的黑洞都有事件視界,落入其中的物質確實從可觀測的宇宙中消失了,正如此前理論預言的那樣。因此,廣義相對論又經受住了另一個關鍵的考驗。」

相關焦點

  • 黑洞的事件視界得到進一步證實
    如果這個奇點被事件視界(event horizon,下面簡稱視界)包圍,就形成了黑洞。大多數科學家都認為,無論任何東西,一旦越過黑洞的視界,就會被強大的引力吸引而無法逃脫。儘管這個概念被普遍接受,但視界的存在並沒有得到證明。
  • 宇宙中的黑洞吞噬的星球,都去哪裡了?
    黑洞是目前人類在宇宙中發現的最神奇,最神秘的一種天體,最早提出存在黑洞這種天體是通過愛因斯坦的廣義相對論計算出來的,直到2019年4月,人們才在狹義上通過視界望遠鏡拍攝到了黑洞的圖片,從而確切的證明了黑洞的存在。
  • 事件視界還是表觀視界--中國數字科技館
    隨後,他基於這場報告的內容,完成了題為《黑洞的信息保存和天氣預報》的文章,並於2014 年1 月22 日在arXiv 發表。正是這篇文章,摒棄了黑洞周圍存在事件視界(Event Horizon)的概念。所謂事件視界,即指黑洞周圍看不見的邊界。一旦到達這個無形的黑洞邊界,任何事物,哪怕是光,都無法逃逸。它是宇宙中的單行道:只能進,不能出。
  • 宇宙最大黑洞,還有那讓霍金輸掉賭約的黑洞,都是什麼來頭?
    如果你正在看這黑洞,你看到的是它的事件視界,正如廣義相對論所預測的,質量的存在使得時空變形,使粒子的路徑朝向質量彎曲的黑洞的事件視界,這種變形強烈到沒有任何的路徑是遠離黑洞的,任何東西想要通過這個事件視界,逃逸速度都必須超過光速。
  • 危險的「裸」黑洞可能隱藏在宇宙中
    我們知道,黑洞是一個密度無窮大的區域,被稱為奇點。根據主流物理學,每一個吞食宇宙物質的物體都被一個事件視界包圍著。一旦越過這個邊界,你就會掉進去,再也出不來了。但是,如果一些黑洞是「赤裸」的,也就是說,它完全沒有這樣的邊界呢?
  • 黑洞是什麼?從何而來?什麼是黑洞的「事件視界」?
    然而,隨著光波理論的興起,人們對這一理論的興趣在20世紀初消失了。在現代物理學中很少會提及到,這些理論實體其實被稱為「暗星」,以區別於真正的黑洞。·Y觀察到X的紅移發出的光,在到達事件視界時達到無窮大(因此X變得不可見-但是我們仍然可以看到X上的時鐘。理論物理學真的太迷人了不是嗎?)·從理論上講,X可以感知到明顯的變化,儘管一旦它穿過事件視界,就不可能脫離黑洞的引力了。(即使光線也無法逃離事件視界。)
  • 科學家提出驚人理論:宇宙中並不存在「黑洞」
    科學家提出驚人理論:宇宙中並不存在「黑洞」然而,黑洞理論的創始人史蒂芬·霍金卻提出了驚人的言論,聲稱在宇宙中沒有「黑洞」,只有「灰洞」。該理論來源於一篇名為《黑洞的信息保存與氣象預報》的調查論文中,是霍金對黑洞的研究成果之一,他認為黑洞其實是一個擁有極端物理環境的「灰色地帶」。  質能進入黑洞中後還會「回到」宇宙中,我們此前對黑洞的邊界理論認識是有待改善的,黑洞或不會永久性地保存質能信息,在某個時候會「釋放」出來。
  • 黑洞公告!事件視界望遠鏡將於周三首次公布「黑洞圖片」
    事件視界望遠鏡(EHT)的科學家們日前宣布,世界上第一張黑洞圖片將在兩天之後向公眾公布。黑洞:有史以來第一張黑洞圖片將於本周公布。這一突破性的成就將於4月10日星期三在一系列同時舉行的新聞發布會上公布。天文學家將首次展示銀河系中心的超大質量黑洞,這一壯舉直到最近才被認為是不可能的。
  • 什麼是黑洞事件視界,那裡發生了什麼?
    當物質接近事件視界時,遠處的觀察者會看到物質的圖像變紅變暗,因為重力扭曲了來自該物質的光線。在觀察者看來,當物質接近事件視界時,這個物質的圖像將逐漸淡化,直到消失。在事件視界中隱匿著黑洞的奇點,理論研究表明,物質在這裡的密度已經坍縮到無限高的程度。
  • 宇宙黑洞,人被吸進去會是什麼樣?
    黑洞的邊界——事件視界,把奇點周圍的時空包圍起來。由於黑洞的視界是一個有去無回的邊界,所以外界的觀察則無法知曉黑洞之中的情況,這就是為什麼黑洞會如此的神秘。那麼,正如題主所問,如果人被吸入黑洞之中會怎樣?對於恆星級黑洞,當逐漸靠近黑洞的視界時,人所受到的引力作用越來越強,導致下落速度會越來越快。
  • 科普:「事件視界」和「事件視界望遠鏡」——探尋黑洞的蛛絲馬跡
    新華社北京4月10日電(記者郭爽)在黑洞周圍,光線不能逃脫的臨界範圍被稱為黑洞的半徑或「事件視界」。對這個特殊區域,人類動用口徑相當於地球直徑的「虛擬望遠鏡」,探尋黑洞留下的種種「蛛絲馬跡」。根據著名理論物理學家霍金的理論,黑洞「事件視界」並非「有去無來」的單行車道。儘管物體一旦被吸入黑洞就會永遠消失,但如果經過數十億年的時間,黑洞可能會「滲出」一些被吸入物質的蛛絲馬跡。由於黑洞非常遙遠且半徑很小,以往設施沒有足夠的解析度來直接觀測黑洞,而是用觀察周圍恆星運動、吸積盤和噴流乃至引力波等間接方法來進行探測。
  • 宇宙中的黑洞,進入黑洞後是平行宇宙?
    在宇宙中,黑洞是頂級天體,它處於食物鏈的頂端,大小通吃,比黑洞大很多的恆星,只要靠近黑洞,也無可奈何的被黑洞吞噬。黑洞的引力其實與任何同等質量天體是一樣大的事實上,只要是這個世界上的物體,都必須遵循萬有引力定律,黑洞也不除外。因此黑洞的引力並不比同等質量的恆星大,而是一樣大。
  • 事件視界--黑洞不是「洞」
    黑洞不是「洞」1915年,物理學家愛因斯坦發表廣義相對論,提出了一個大膽的假設:宇宙中存在一種引力和密度都無限大的宇宙天體——黑洞
  • 事件視界望遠鏡
    Hawking)認為:當黑洞量子蒸發時,被捕獲的信息從我們的宇宙中消失了,信息被不可逆地永久地封閉。但是薩斯坎德(L. Susskind)和特霍夫特(G.’t Hooft)認為信息不可能丟失。最終,馬爾達西納(J. Maldacena)利用弦論計算技術證實了信息不會丟失,使得霍金認輸而終結了這場著名的黑洞戰爭。
  • 如何在黑洞中存活下來?面臨某種完全陌生的柯西視界
    如果你被吸入一個具有電磁電荷的黑洞,一旦進入事件視界,你會發現自己面臨某種完全陌生的事物:柯西視界新浪科技訊 北京時間4月3日消息,據國外媒體報導,被吸進黑洞是一種什麼體驗?這聽起來就像《神秘博士》裡面的情節,可能永遠都不會發生在你身上。
  • 研究表明:黑洞「事件視界」外必須至少存在一個光環
    雖然這兩個觀測都非常有希望和引人入勝,但它們都不太可能揭示事件視界,事件視界是定義黑洞周圍空間中任何東西都無法逃脫的特定區域邊界。儘管如此,它們應該包含一個指向恰好在視界之外鄰近區域的特徵,在那裡,光傳播路徑被強烈地彎曲,以至於它的路徑關閉了自己,形成了被稱為光環的圓形軌道。
  • 黑洞不存在會怎麼樣?
    所產生出來的黑洞有著事件視界,這是太空中的黑暗區域,此處重力極大,甚至超過了光速。在事件視界之外還存在的吸積盤,這裡的氣體以驚人的速度旋轉,並被黑洞吸引。而在事件視界,這個難以被人看透的面紗深處,則存在的密度變成無限大的點,而且它打破了我們理解的所有自然法則,這裡就連數學也無法派上用場。因為他無法正確運算無窮大的數字,也就是說它應該是不可能發生的。
  • 也許黑洞根本不存在
    坍塌所產生出來的黑洞有著事件視界,這是太空中的黑暗區域,此處重力極大,甚至超過了光速,在視界之外還存在著吸積盤,這裡的氣體體會以驚人的速度旋轉,並被黑洞吸引,而這個事件視界難以被人看到的面紗深處,則存在著奇異點,奇異點是密度變成無限大的點,而且他打破了我們所理解的所有自然法則,這裡就連數學也有無法派上用場,因為他無法正確運算無窮大的數字,也就是說奇異點是不可能發生的
  • 霍金說: 「黑洞不存在」
    所以說,黑洞是名副其實的「黑洞」,它會吞噬一切並且不再吐出來。另外,根據20世紀中期建立起來的量子力學,許多物理學家相信,那些掉進黑洞的物質所攜帶的信息不會被毀滅,應該在某些地方得以保留。例如,一個黑洞可以把一本書吞噬掉,並把書分解為各種粒子。但是只要這些粒子還存在,那麼理論上還可以使用這些粒子重新組建成原來的那本書,儘管其難度巨大。也就是說任何事物——包括黑洞——都休想毀屍滅跡。
  • 「黑洞」到底是什麼?人掉進去會怎麼樣?
    「黑洞」到底是什麼?人掉進去會怎麼樣?愛因斯坦的引立場方程將時間、空間、物質和運動四個物理基本量聯繫起來,而德國天文學家卡爾史瓦西計算出該方程的真空解。這被美國物理學家命名為「黑洞」。黑洞一般是在恆星滅亡在重力坍塌下形成的。黑洞是一個密度無限大、時空曲率無限高、體力無限小、熱量無限大的奇點。它的周圍一片虛無無法用肉眼觀察到。銀河系中央有一個超大黑洞,整個銀河系都圍繞著黑洞運轉。任何物質都難逃黑洞視界。