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巨型黑洞有多恐怖? 两个巨型黑洞将带来大息灭?【图文】

2019-08-03 08:30:59 泉源:humbah.com 作者:zl001

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凭证爱因斯坦的相对论,当一颗恒星崩塌的时间,它将会组成黑洞,黑洞是一个密度无限大、时空曲率特殊高、体积无限小的特殊天体,它一旦组成,将会吞噬周围的星体。而巨型黑洞则是由较大的恒星坍塌组成的,它现实有多恐怖?两个巨型黑洞“在一起”又会带来怎样的效果?

巨型黑洞所能具有的最大质量约为10亿倍于太阳,但是,引力坍缩现实允许我们设想千倍、百万倍以致几十亿倍太阳质量的黑洞。

美国地理学家经由历程对‘钱德拉’X射线不雅不雅测千里镜研究发现,宇宙黑洞在宇宙早期即在宇宙大爆炸后不久,就聚成了一个大的难以信托的黑洞“‘SDSSpJ306’”,这个黑洞增添速率极快,足足可以吞噬一切太阳系,吞进的星体质量相当于3亿9500万个太阳,惹起气体喷发时代为止迷信家在宇宙中发现最大的。

2分pk拾这颗名为‘SDSSpJ306’的严重黑洞位于我们地球26亿光年。这个黑洞异常严重,引力令人受惊,一切银河系的小行星都有风险。它还是电磁风最大的黑洞之一,任何物体(网罗光)都邑被撕碎,大的恒星只能吐出一点星团还给宇宙,是以组成了两个严重的窟窿,每个窟窿直径都有65万光年,是银河系的2倍。黑洞再次喷收回来的气体质量,相当于1万亿个太阳质量,这类喷发曾经一连了1亿年之久。

日本“朱雀”X射线卫星和欧洲航天局的赫歇尔红外空间千里镜联络不雅不雅测图象显示,迷信家在IRAS F11119+3257星系中央相近发清晰了了超大质量黑洞抹杀星系内恒星组成的证据,强盛的“黑洞风”将星系内用于恒星组成的冷气体吹散,招致星系外部门区域掉落去了用于组成重生恒星的原始质料。

这一发现也证实晰此前迷信家的一个意料:超大质量黑洞的存在对星系着实着实倒霉,可影响宿主星系的演变,“黑洞风”能够让星系进入“不孕”状态,抹杀了重生恒星的身世。

也就是说,一旦一个巨型黑洞组成,那么它周围一切的行星上简直都弗成能有生命组成了,这些行星就会完全酿成“去世星”,而假定宇宙中存在多个这样的巨型黑洞,那么就会有更多本应当孕育生命的行星成为“去世星”,我们的寻觅外星人之旅至今无果也有一定的现实凭证了。

光是一个巨型黑洞就云云恐怖,那么假定有两个呢?假定是两个巨型黑洞牢结着实一起,组成“双黑洞”呢?

2分pk拾而就在距离地球足有100多亿光年的地方,真的存在着这样一对质量足够严重的双黑洞。

对地理学家和天体物理学家来讲,这些质量大多为太阳的上百万以致数十亿倍的庞然大物虽然仍充斥了未解之谜,但它们一点都不罕有。

2分pk拾我们现在不雅不雅测到的一切大型星系的中央,都有这样的一个黑洞。好比,银河系中央就有一个名为人马座A*(Sag A*)的黑洞。

2分pk拾地理学家以为,这些黑洞与所在星系的组成和演变亲近相关。

但大多数黑洞都着实不“生动”(Sag A*现在就不生动)——它们处于一种相对清静的状态,默默地吸收(accrete)周围的气体物质,从而放出一些不那么耀眼的光线。

但是,假定一个黑洞处于它的“事业巅峰”,正以极快的速率和极高的效力吞噬物质,我们就称这个黑洞是“运动”的(active),组成了一个运动星系核(active galactic nucleus,缩写为AGN)。有些运动星系核放出的光异常通亮,以致在100多亿光年外的地球上也能够或许被不雅不雅测到。

2分pk拾虽然,当一个物体距离很远很远的时间,你便看不清它的详细形状,只能望见一个亮点了。这就是类星体(quasar)这个名字的泉源——它是一类离我们很远、焦点又足够通亮(远远亮于它所在星系)的运动星系核,由于在千里镜的照相机看来,它和浅易的星星没甚么差异,最后被称为quasi-stellar object,也就是“类似恒星的天体”。

一颗恒星在它几百万年、几亿年,以致更长的寿射中都简直没甚么变换,类星体却无时无刻不在变换,岂论你盯着它看几分钟,还是几十年。

关于这类变换的启事,天体物理学家有种种现实,主要以为这和吸积盘的不稳固有关。周围的气体物质围绕黑洞运动组成吸积盘,黑洞经由历程它吸收物质并辐射电磁波,是以吸积盘的不稳固使我们不雅不雅测到了类星体在可见光波段发生的光变(variability)。

假定把它的光强纪录上去画在Y轴,不雅不雅测的时形貌在X轴,这条光变曲线(light curve)看起来就会像股市K线图一样毫无纪律和节奏感。

但是,类星体有能够存在一种特殊的、有纪律的光变:当它中央的黑洞不是一个,而是一对时,遭到两个黑洞相互绕转轨道运动的影响,这对双黑洞吸收物质的速率就会发生照顾的变换——反映在光变曲线里,便会泛起出周期性的光变。

为甚么迷信家以为会有双黑洞存在?这要从宇宙学和星系的演变提及:凭证当今的宇宙学模子,小尺度的结构率先组成,于是宇宙早期先有了小型的星系;它们经由历程吸收星系之间的物质,和与其他星系并合,徐徐生长为大型的星系——就好比一个小公司经由历程招聘员工,和与其他公司合并,成了一个大公司。

星系的这类并合情形在宇宙各阶段和各处都有发生,我们曾经见到了许多处于不合并合阶段的星系。

当两个星系并应时,星系中央各自的黑洞也会徐徐靠近,成为新组成的更大星系的中央。当这对黑洞的距离足够近到遭到对方引力作用的影响时,我们便把它们称为双黑洞。

在一定的距离内,狭义相对论意料,这对相互绕转的黑洞会辐射引力波(gravitational wave),而引力波泉源在这个距离内取代其他历程,主导它们的轨道运动,加速并合,事实使两个黑洞相撞。

双黑洞在现实不雅不雅测中极端少见,地理学家现在的主要研究要领是:逐一取得类星体的光谱(好比应用斯隆数字巡天SDSS的数据),寻觅其中被以为与双黑洞有关的特点。

至于引力波影响距离以内的双黑洞,更是没法从千里镜图象上识别。而我们的团队接纳的则是一种新的措施——在夜空中一定的面积内睁开系统性的搜索,寻觅前面所说的周期性光变的类星体。

我们用来寻觅这一旌旗暗记的千里镜,位于美国夏威夷的毛伊岛(Maui)上,名为Pan-STARRS,全称Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System。——充斥想象力的地理学家总爱给一个项目起巨长的名字,却又有一个悦耳的缩写名。这个项目的缩写名译成中文,或允许以称为“泛星”。

泛星的不雅不雅测项目之一,便是在长达4年多的时间里,对它千里镜一切视野里的小规模夜空,每季度像拍摄片子一样有妄图、有纪律地重复不雅不雅测,由此取得不行胜数个天体的光变曲线。

在7平方度巨细(约莫相当于大拇指在一臂远处的视觉巨细)的天区里,对上百颗类星体阻拦搜索以后,我们发清晰了了周期性光变类星体的最好候选者,一个名为PSO J334.2028+01.4075的类星体。地理学家的想象力有时也会干枯,是以关于为数浩荡以致于简直数不清晰的天体,通常会以天体在天空中的坐标来给它们命名。

2分pk拾迷信家丈量了它的光变周期,约莫为542天,还应用光谱预算出了黑洞的质量之和,约莫是太阳的100亿倍。

2分pk拾我们还惊讶地发现,假定它确切是现实意估中的双黑洞,那么这两个黑洞的间距就唯一0.02光年,只需太阳和比来的此外一颗恒星比邻星间距的1/200,近到足以令二者的运动遭到引力波主导,以致能够处在快速并合的历程当中——假定情形掉实的话,这两个黑洞会在约莫21年后相撞!

这是现在发现的间距比来的双黑洞候选者,也是一个潜在的引力波源。迷信家宣布这一发现的论文,于4月14日在《天体物理学杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters)上揭晓。美国马里兰大学盘算机、数学及自然迷信学院为此宣布了新闻稿,还惹起了来自《自然》、《美国国家地理》和果壳网等机构的迷信记者的兴趣。

下一代的大型地基千里镜——大型综合巡天千里镜(Large Synoptic Survey Telescope)曾经泉源制造,预计2023年前后启用。它的威力将是泛星的上千倍,在项目妄图运转的10年时间里,将发生数以万计天体的光变曲线。

迷信家也泉源应用普遍天下被称为脉冲星计时阵(Pulsar Timing Arrays)的射电千里镜阵,考试考试不雅不雅测双黑洞等密近双天系一切在空间中能够惹起的狭义相对论效应。迷信家还设计制造了空中实验装备,例如激光干预干与干与引力波不雅不雅测台(LIGO),试图直接探测引力波。

2分pk拾或许不久,我们会发现更多类似于PSO J334.2028+01.4075的双黑洞候选者,以致直接不雅不雅测到来自黑洞并合的引力波旌旗暗记。现实,就算是在我们作为人类的寿命当中,戋戋21年似乎也算不上是一段特殊漫长的年光。