科技國際派 | 這洞,真黑,還那麼大

2019-12-01     直新聞

這是由投身媒體的理工男小偉寫作的第7篇國際派,新視野共1550字,閱讀約需4分鐘,前沿共12個。學有趣知識,看1周前沿,上好看又硬派的科技國際派。

科技新視野

01 它本不該存在

據Nature最新發布的研究報告顯示,中國科學院國家天文台劉繼峰、張昊彤研究團隊帶來了一項重大發現,依託我國自主研製的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡(LAMOST),研究團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恆星級黑洞。

這顆70倍太陽質量的黑洞LB-1遠超理論預言的質量上限,顛覆了人們對恆星級黑洞形成的認知,有望推動恆星演化和黑洞形成理論的革新。


我們的銀河系估計有1億個由大質量恆星坍塌而成的恆星黑洞。 按照恆星演化理論,科學家們估計我們星系中單個恆星黑洞的質量不超過太陽質量的25倍。 但這一新發現推翻了這一假設。 目前,黑洞只有在吞噬伴星的氣體時才能被發現。 這個過程產生了強大的X射線輻射,從地球上可以檢測到,揭示了黑洞的存在。


但是我們星系中絕大多數黑洞並沒有參與這個過程中,因此也就不會發出X射線。 到目前為止,只有大約24個黑洞得到了較好的識別和測量。


為了克服這一限制,研究團隊用國產的LAMOST天文望遠鏡觀測天空,尋找圍繞著一個受重力牽引的看不見的物體(即黑洞)運行的恆星。 經過了2016年至今數年的努力,發現在一個X射線輻射寧靜的雙星系統中,一顆8倍太陽質量的藍色恆星,圍繞著一個「看不見的天體」做著周期性運動。 劉繼峰表示,如果利用一架普通四米口徑望遠鏡來尋找這樣一顆黑洞,同樣的幾率下,則需要40年的時間。

02 為什麼黑洞那麼重要

黑洞,科學的定義是時空曲率大到光都無法從其事件視界(event horizon,一種時空的曲隔界限)逃脫的天體,黑洞的引力極其強大,以至於光都無法逃脫。 所以它有多「黑」,可想而知。 作為一種極端,黑洞對物理學的意義非同尋常,有些時候,在黑洞研究上的一些新突破甚至可能改變物理學的整體框架。

一種理論認為,黑洞的裡面有一個蟲洞。 家裡有浴缸的小夥伴可以做這樣的實驗,把浴缸水池蓄好,放入一隻水性好的螞蟻,然後開始放水。 這樣在出水口上就會出現一個漩渦,最後接觸到了池底。 你發現如果螞蟻本來從水面到達池底需要讓它潛水,而現在它可以一直在水面上移動而到達池底。 對於我們的宇宙來說也是這樣的,黑洞使得空間發生了扭曲,最終使得空間上的兩點得以通過一個蟲洞連接,從而極大方便了星際旅行。



甚至還有理論提出,我們所在的宇宙實際上就是一個黑洞的內部,而其提出的理由,也較能讓人信服。


如果能夠把物體壓縮到史瓦西半徑內,就能形成黑洞,換句話說,如果能把地球壓縮到一個湯圓大小,就能變成一個黑洞(雖然目前的研究認為,地球甚至太陽都不具備足夠大的質量來抵抗如此高密度的情形下產生的電子與中子簡併壓力)。

而史瓦西半徑可以經由以下這個公式計算得到。


但是將宇宙的半徑和所有質量代入這個公式,也有可觀測宇宙的實際半徑460億光年遠小於對應的史瓦西半徑1500億光年,同比的說,整體宇宙物質的擁擠度,甚至比地球那麼多東西,擁擠在一個湯圓的大小裡面更甚。 那麼在你看來,我們是不是生活在一個黑洞中呢? 在科幻故事中,對於黑洞的想像也層出不窮。 《三體: 死神永生》中,一位科學家落入了自己製造的黑洞。 根據廣義相對論,事件視界附近的時間極速變慢,霍金也說明,掉入黑洞的人會看到外面的時間越來越快,甚至可以看到宇宙滅亡。


《星際穿越》中,黑洞被描述成了一個五維時空,在這裡,主人公可以利用引力向過去傳遞信息。

科技國際派 | 這洞,真黑,還那麼大

庫布里克電影《2001太空漫遊》中的那塊石板也未嘗不能理解為另一種形式的黑洞,在接近它的時候,主人公看到了各種各樣的五彩繽紛的幻像,最後在一個房間裡看到了各個年齡段的自己。


對於人類來說,未知從來都是值得賦予豐富的想像的。 比如黑洞,比如死去之後的世界,啥都沒有的黑洞,死去即滅的靈魂,註定沒有黑洞中有另一個宇宙,亡靈接受審判或者六道輪迴的故事吸引人。

一句話前沿

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(via 央視網)

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(via Nature)



文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/6S0pwm4BMH2_cNUg0nyU.html