黑洞真正長什麼樣?日本天文學家說它像一個「噴泉」!

2020-12-13 騰訊網

黑洞,估計大家都聽說過,但應該還沒有人真正見過吧。

黑洞是現代廣義相對論中,宇宙空間內存在的一種天體,由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡後,發生引力坍縮產生的。「黑洞」(black hole),最早由美國天體物理學家約翰·惠勒在1968年提出來。但在18世紀時的有科學家意識到,一個緻密天體的密度可以大到連光都無法逃逸。即是今天大家對於黑洞的基本認識:吸入所有一切,連光都逃不出來。

雖然黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它對其他事物的影響。

那黑洞又是怎麼樣的呢?

長期以來,科學家認為活躍的黑洞周圍的氣體呈環狀,就像一個甜甜圈,中心就是黑洞,周圍則是黑洞的吸積盤,而且是剛性的。但最近一項研究表明,黑洞實際更像是一個「噴泉」。

據每日郵報近日報導,日本國家天文臺(NAOJ)的研究人員觀測了位於1400萬光年外的Ciricinus(西裡西納斯)星系中心的超大質量黑洞,通過計算機模擬和阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的觀察,活躍的超大質量黑洞周圍的氣體環並不是簡單的環形,相反從中心排出的氣體與下落的氣體相互作用,是一個更動態的結構,更新是公園裡的「噴泉」。

(1)一個由進入的緻密冷分子氣體組成的圓盤(2)流出的熱原子氣體以及(3)返回圓盤的氣體。

研究人員表示,真實的黑洞子在運作時更像是一個三步走的過程:首先,冷氣體在旋轉平面附近形成一個圓盤,加熱到分子破裂。這些分子中的一些在圓盤上方和下面被排出。然後,它又倒下來,形成了一個類似噴泉的結構,而不是被黑洞吸收。

超級計算機ATERUI模擬一超大質量黑洞周圍氣體的橫截面,不同顏色代表氣體的密度,箭頭代表氣體的運動

科學家一直在探測每個星系中心關於這些神秘結構的本質,前段時間荷蘭和德國的科學家曾利用人馬座A*的最新天體物理模型來創建了一系列的圖片,並將其拼合在一起以創建360度的虛擬實境黑洞模擬,人們可以直接看到黑洞是怎樣形成的(請看視頻)。

不過不久的未來我們可以直接觀察到黑洞,因為今年4月份,全球30多個研究所的科學家們開展了一個計劃,將全球不同地區的8個射電望遠鏡陣列組成一個虛擬望遠鏡網絡(視界面望遠鏡),將真實的黑洞拍下來並「洗出照片」,屆時可以直接「看見」真實的黑洞了。

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