科學家首次發現隱藏黑洞,對於人類未來探索宇宙有重要意義

2020-12-04 探索宇宙說

浩瀚的宇宙有數不盡的各種天體,有比較常見的恆星,行星,也有一些非常特殊強大的天體,比如中子星,脈衝星,黑洞等。而在眾多的天體中,最神秘強大可怕的應該是黑洞,黑洞是現代廣義相對論中,存在於宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強大,使得視界內的逃逸速度大於光速。故而,「黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體」。

正是由於黑洞的引力強大到不可想像的地步,所以任何天體以及物質一旦靠近黑洞,基本都無法逃脫,最終都會被其吞噬,就是光也不例外。正是由於黑洞強大的吞噬能力,所以它無法被我們直接觀測到。

既然黑洞無法被直接觀測到,那我們要如何發現它們的存在?黑洞強大的引力是它的一個優勢,同時也是它的一個弱點。科學家正是利用了這個弱點才能夠發現一些黑洞的存在,由於黑洞能夠不斷吞噬各種天體和物質,所以在它的周圍會形成一個非常明顯的吸積盤。

黑洞本身不會發射光,可是這個吸積盤卻能夠發出非常明亮的光。所以,我們才能夠通過吸積盤發現黑洞的存在,只不過此類黑洞的質量都非常巨大,只有超大質量的黑洞才能夠形成非常明顯的吸積盤,從而被我們觀測到。比如銀河系中心的超大質量黑洞,距地球5500萬光年,人類首張黑洞照片的那個黑洞。

可是宇宙中的超大質量黑洞數量是相對較小的,所以,我們能夠觀測發現的黑洞也非常少。而黑洞可不僅僅只有超大質量黑洞,更多的還是那些中等質量甚至是低等質量的中小型黑洞,它們才是黑洞家族中的主流。科學家猜測,銀河系中可能就存在至少數百萬個黑洞,這些黑洞都是中小質量的黑洞。

可是由於中小質量的黑洞,沒有明顯的吸積盤或者根本就沒有吸積盤,所以,我們很難發現此類黑洞的存在。想要發現中小質量的黑洞,我們就需要更強大的觀測設備。而觀測宇宙中的X射線是科學家尋找黑洞的主要方式,因為黑洞吸積盤會發出明亮的,易於被發現的X射線。

即使是中等質量的黑洞,只要有吸積盤的存在,同樣也可以發出微弱的X射線,通過探索這樣的微弱X射線,或許我們就可以發現一些隱藏式的中小黑洞。科學家們研究了雙星系統由巨星2質量J05215658 + 4359220和一個伴侶,,通過一個獨特的方法,他們發現這可能是一個低質量的黑洞。

科學家將都卜勒效應的恆星數據與「超新星全天空自動觀測」(ASAS-SN)項目的數據結合起來。通過這些數據,科學家們可以看到恆星隨時間變化的亮度,如果某個恆星系統中有小質量黑洞的存在,那麼在黑洞的影響下,恆星的光亮就有可能呈現一些非常有規律的明亮變化。

通過這兩個因素的結合,科學家在一個恆星系統中發現了一個隱藏式黑洞。恆星的亮度不斷變化,忽明忽暗,後來證實,亮度變化與圍繞恆星運行的物體的軌道周期一致。而這個物體就是一個質量大約是太陽質量3.3倍左右的小質量黑洞。

其實以上這種尋找中小質量黑洞的方法仍然利用了黑洞吸積盤盤效應,這是在一個恆星系統中,我們可以通過觀測恆星的亮度變化來尋找一些中小質量黑洞。可如果有的黑洞不在恆星系統中,或者它距離主恆星非常遠,那麼就有可能無法引起恆星明顯的明亮變化。

尤其是星際空間中的黑洞,有可能周圍根本沒有物質和天體供它吞噬,這個時候,這樣的黑洞可能根本沒有吸積盤。我們也就基本無法發現,而這種無法被我們發現的黑洞佔據了整個宇宙黑洞的90%以上。也就是說,大部分的中小黑洞我們通過現有的觀測技術基本是無法發現的。

可能有人認為,探索尋找黑洞跟人類沒什麼太大的關係,我們只要觀測研究超大質量黑洞就行了。對於那些中小型黑洞既然發現不了,也就沒必要去關心它們。可事實真的如此簡單嗎?科學家研究探索尋找中小型黑洞技術,可不僅僅是為了探索黑洞的奧秘,更重要的還是為了人類的未來。

我們都知道,隨著人類科技的快速發展,未來我們必然要走向星空,走出太陽系,前往各個星系進行探索。甚至是當我們成為了星際文明之後,有可能會探索整個銀河系,整個宇宙。當我們在宇宙進行星際航行的時候,可能就要面臨很多可能出現的未知災難。

有的災難我們是可以提前進行預測和規避的,比如某個星系發生了超新星爆炸,那我們就能夠提前觀測到,然後星際航行路線就要規避這個區域。再比如有天體向我們的飛船撞來,我們也可以提前發現並規避,即使是要遭遇外星文明,我們也能夠提前觀測發現。

可唯獨有一種天體,有可能我們完全觀測不到,從而給我們的飛船帶來毀滅性的災難,這種天體就是黑洞。如果宇宙中的黑洞非常多,而且大部分還是中小質量黑洞,那麼這些黑洞就是一個個時空陷阱。一旦我們的飛般一頭扎進去,大家可想而知,那絕對是有進無出。

所以,在未來的星際航行中,黑洞有可能是我們在星際旅行中要遭遇的最可怕的威脅。如果我們沒有先進的探測技術,能夠及時發現前方存在的中小黑洞,那麼當我們的飛船進入黑洞的吸積盤範圍後再發現已經遲了,那個時候,黑洞強大的引力就會將飛船不斷拉進去吞噬毀滅。

只有我們有了先進的黑洞探測技術,能夠發現宇宙空間中存在的,隱藏起來的中小黑洞。我們才可以將它們提前標記出來,在星際航行中要遠離這些標記的地方。因此,我們可以想像一下,在未來人類實現了星際航行,必然會有星際航行圖,而在這張圖上,不僅標記著各個星系的位置,各種天體的位置,更重要的是會標記各個隱藏黑洞的位置,它們會被重點圈起來。

當然,黑洞在人類現在的認知裡是非常強大可怕的天體,可是隨著人類科技的不斷進步,當我們對黑洞的本質真正了解了之後。或許黑洞就沒有那麼可怕了,有可能在未來,我們為了探索黑洞內部的奧秘,還會主動進入黑洞,當然要進入黑洞探索,前提要有能夠安全走出黑洞的能力才行。

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