覃閬雙手一翻,隻見巨大的吸引力撲麵而來,曹乂詭異的看著覃閬。
覃閬心道:“這是……黑洞引力!”
時間回溯……曹乂端坐在宇宙空間之中,現在他身在銀河係黑洞邊緣。他已經完全進入了感悟之中,黑洞的感悟……心思飄渺,心神蕩漾,沒有人能夠在說什麼……他的力量節節攀升!
當恒星的史瓦西半徑小到一定程度時,就連垂直表麵發射的光都無法逃逸了。這時恒星就變成了黑洞。說它“黑”,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,“似乎”就再不能逃出。
由於黑洞中的光無法逃逸,所以我們無法直接觀測到黑洞。然而,可以通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測到它的存在。黑洞引申義為無法擺脫的境遇。天文學家首次觀測到黑洞“捕捉”星雲的過程就連光也不能逃脫。
黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程;恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。
但在黑洞情況下,由於恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由於高質量而產生的力量,使得黑洞任何靠近它的物體都會被它吸進去。黑洞開始吞噬恒星的外殼,但黑洞並不能吞噬如此多的物質,黑洞會釋放一部分物質,射出兩道純能量——伽馬射線。
也可以簡單理解:通常恒星的最初隻含氫元素,恒星內部的氫原子時刻相互碰撞,發生聚變。由於恒星質量很大,聚變產生的能量與恒星萬有引力抗衡,以維持恒星結構的穩定。
由於聚變,氫原子內部結構最終發生改變,破裂並組成新的元素——氦元素。接著,氦原子也參與聚變,改變結構,生成鋰元素。如此類推,按照元素周期表的順序,會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。
直至鐵元素生成,該恒星便會坍塌。這是由於鐵元素相當穩定不能參與聚變,而鐵元素存在於恒星內部,導致恒星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恒星的萬有引力抗衡,從而引發恒星坍塌,最終形成黑洞。
說它“黑”,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,就再不能逃出。跟白矮星和中子星一樣,黑洞可能也是由質量大於太陽質量好幾倍以上的恒星演化而來的。
當一顆恒星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最後形成體積無限小、密度無限大的星體。
物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積趨於無限小、密度趨向無限大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑),質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”誕生了。
恒星的時空扭曲改變了光線的路徑,使之和原先沒有恒星情況下的路徑不一樣。光在恒星表麵附近稍微向內偏折,在日食時觀察遠處恒星發出的光線,可以看到這種偏折現象。
當該恒星向內坍塌時,其質量導致的時空扭曲變得很強,光線向內偏折得也更強,從而使得光線從恒星逃逸變得更為困難。對於在遠處的觀察者而言,光線變得更黯淡更紅。
最後,當這恒星收縮到某一臨界半徑(史瓦西半徑)時,其質量導致的時空扭曲變得如此之強,使得光向內偏折得這麼也如此之強,以至於光線再也逃逸不出去。這樣,如果光都逃逸不出來,其他東西更不可能逃逸,都會被拉回去。
也就是說,存在一個事件的集合或時空區域,光或任何東西都不可能從該區域逃逸而到達遠處的觀察者,這樣的區域稱作黑洞。將其邊界稱作事件視界,它和剛好不能從黑洞逃逸的光線的軌跡相重合。
與別的天體相比,黑洞十分特殊。人們無法直接觀察到它,科學家也隻能對它內部結構提出各種猜想。而使得黑洞把自己隱藏起來的的原因即是彎曲的時空。根據廣義相對論,時空會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短光程傳播,但相對而言它已彎曲。在經過大密度的天體時,時空會彎曲,光也就偏離了原來的方向。
在地球上,由於引力場作用很小,時空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,時空的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恒星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。觀察到黑洞背麵的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。
更有趣的是,有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”,還同時看到它的“側麵”、甚至“後背”,這是宇宙中的“引力透鏡”效應。
所有銀河係的恒星都圍繞銀心部位可能存在的一個超大質量黑洞公轉。宇宙中最大質量的黑洞開始快速成長的時期可能比科學家原先的估計更早,並且現在仍在加速成長。
一個來自以色列特拉維夫大學的天文學家小組發現,宇宙中最大質量黑洞的首次快速成長期出現在宇宙年齡約為12億年時,而非之前認為的20~40億年。天文學家們估計宇宙目前的年齡約為137億年。
宇宙中最古老、質量最大的黑洞同樣具有非常快速的成長。宇宙中大部分星係,包括我們居住的銀河係的中心都隱藏著一個超大質量黑洞。這些黑洞質量大小不一,從100萬個太陽質量到100億個太陽質量。
天文學家們通過探測黑洞周圍吸積盤發出的強烈輻射推斷這些黑洞的存在。物質在受到強烈黑洞引力下落時,會在其周圍形成吸積盤盤旋下降,在這一過程中勢能迅速釋放,將物質加熱到極高的溫度,從而發出強烈輻射。黑洞通過吸積方式吞噬周圍物質,這可能就是它的成長方式。
這項最新的研究采用了全世界最先進的地基觀測設施,包括位於美國夏威夷莫納克亞山頂,海拔4000多米處的北雙子座望遠鏡,位於智利帕拉那山的南雙子座望遠鏡,以及位於美國新墨西哥州聖阿古斯丁平原上的甚大陣射電望遠鏡。
觀測結果顯示,出現在宇宙年齡僅為12億年時的活躍黑洞,其質量要比稍後出現的大部分大質量黑洞質量小10倍。但是它們的成長速度非常快,因而現在它們的質量要比後者大得多。通過對這種成長速度的測算,研究人員可以估算出這些黑洞天體之前和之後的發展路徑。
研究小組發現,那些最古老的黑洞,即那些在宇宙年齡僅為數億年時便開始進入全麵成長期的黑洞,它們的質量僅為太陽的100到1000倍。研究人員認為這些黑洞的形成和演化可能和宇宙中最早的恒星有關。
天文學家們還注意到,在最初的12億年後,這些被觀測的黑洞天體的成長期僅僅持續了1億到兩億年。
這項研究是一個已持續7年的研究計劃的成果。特拉維夫大學主持的這項研究旨在追蹤研究宇宙中最大質量黑洞的演化,並觀察它們對宿主星係產生的影響。
在用天文儀器探究後,發現在銀河係核心部,有上10個黑洞,所產生的引力不堪設想,它們的能量相當大,可以產生一種能量束,產生一種氣體,經數十億年之後,便形成了星雲,由星雲便產生了行星。
美國加州大學伯克利分校華裔天文學家馬中佩帶領一個科研小組,最近發現了科學界迄今所知最大的兩個黑洞。它們分別位於NGC3842和NGC4889星係,屬銀河係的中心地帶,距離地球約2.7億光年,每個質量約為太陽的100億倍。
黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的,這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄黑洞拉伸,撕裂並吞噬恒星盤以及輻射效率較低的厚盤。
當吸積氣體接近中央黑洞時,它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值模擬也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。
天體物理學家用“吸積”這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質係統的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一,而且也正是因為吸積才形成了我們周圍許多常見的結構。
在宇宙早期,當氣體朝由暗物質造成的引力勢阱中心流動時形成了星係。即使到了今天,恒星依然是由氣體雲在其自身引力作用下坍縮碎裂,進而通過吸積周圍氣體而形成的。行星(包括地球)也是在新形成的恒星周圍通過氣體和岩石的聚集而形成的。但是當中央天體是一個黑洞時,吸積就會展現出它最為壯觀的一麵。然而黑洞並不是什麼都吸收的,它也往外邊散發質子。
由於黑洞的密度極大,根據公式我們可以知道密度=質量/體積,為了黑洞噴射物不斷變亮
讓黑洞密度無限大,那就說明黑洞的體積要無限小,然後質量要無限大,這樣才能成為黑洞。黑洞是由一些恒星“滅亡”後所形成的死星,它的質量極大,體積極小。