宇宙里有這樣一個(gè)地方,這個(gè)地方引力大到甚至連光都無法逃脫,這就是黑洞。在黑洞里,物質(zhì)被擠壓到一個(gè)十分微小的空間里,因此引力才會(huì)如此之強(qiáng),而這種情況通常發(fā)生在一顆恒星將要消亡的時(shí)候。
圖解 : 一位藝術(shù)家繪制的名為天鵝座X-1的黑洞。他是由一顆大恒星的塌陷而形成的,形成之后從旁邊的藍(lán)星上吸入物質(zhì)。
因?yàn)闆]有光能夠從黑洞中透射出來,所以沒有人能夠看到黑洞,他們是不可見的??墒侨绻覀儞碛刑厥獾奶煳耐h(yuǎn)鏡,他們則可以幫助我們找到黑洞,因?yàn)檫@些特殊設(shè)備能夠觀測(cè)到那些離黑洞很近的恒星與其他恒星有怎樣不尋常的表現(xiàn)。
黑洞有多大?
黑洞其實(shí)是可大可小的??茖W(xué)家認(rèn)為,最小的黑洞可能與一顆原子一樣小。雖然這些黑洞非常小,但是質(zhì)量卻有一座山那么大。我們需要知道,質(zhì)量指的是一個(gè)物體所含物質(zhì)的量。
圖解:一位藝術(shù)家繪制的銀河系的景象??茖W(xué)證據(jù)表明,銀河系的中央有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。
另一種黑洞被稱之為“恒星級(jí)黑洞”,他們的質(zhì)量能夠達(dá)到太陽的20倍。地球所在的星系,也就是我們所熟知的銀河系,可能有許多恒星級(jí)黑洞存在。
圖解:人馬座A是銀河系中央的黑洞。
最大的黑洞被稱之為“特大質(zhì)量黑洞”。這些黑洞的質(zhì)量總和超過了100萬個(gè)太陽。科學(xué)家們已經(jīng)能夠證實(shí),在每一個(gè)大星系的中央都存在著一個(gè)特大質(zhì)量黑洞。銀河系中央的特大質(zhì)量黑洞被稱之為人馬座A,其質(zhì)量相當(dāng)于400萬個(gè)太陽,而他的內(nèi)部可以放置一個(gè)能容納幾百萬個(gè)地球的大球。
圖解:這一幅銀河系中央的圖片是由錢德拉X射線天文臺(tái)所拍攝的。
黑洞是怎么形成的呢?
科學(xué)家們認(rèn)為,最小的黑洞在宇宙初期就已經(jīng)形成。而一些恒星因?yàn)槠浜诵脑谧陨碇亓Φ淖饔孟麻_始收縮或者坍塌,隨即產(chǎn)生超新星爆炸,并將恒星的一部分噴射至太空之中,由此形成恒星級(jí)黑洞。此外,超大質(zhì)量黑洞是與其所在星系同時(shí)形成。
圖解:位于M87中心的超大質(zhì)量黑洞,推估質(zhì)量達(dá)太陽的數(shù)十億倍。這是人類史上第一張直接對(duì)黑洞觀測(cè)的天文影像,由事件視界望遠(yuǎn)鏡所拍攝,發(fā)表于2019年4月10日。
黑洞這么“黑”,科學(xué)家們是如何探知他們的所在呢?
黑洞不可見是因?yàn)樗麖?qiáng)大的引力會(huì)把所有的光都吸入其中。但是科學(xué)家們可以通過這種引力對(duì)周圍恒星或星際云氣團(tuán)的影響來獲取黑洞存在的信息。他們可以通過研究恒星來確定這些星星們是否在繞著黑洞本身,又或者是繞黑洞軌道運(yùn)行。
當(dāng)黑洞和恒星靠近時(shí),就會(huì)產(chǎn)生高能光。人類的眼睛是看不見這種光的??茖W(xué)家們也只能在太空中使用衛(wèi)星和望遠(yuǎn)鏡來觀測(cè)他。
圖解:大麥哲倫云面前的黑洞(中心)的模擬視圖。請(qǐng)注意引力透鏡效應(yīng),從而產(chǎn)生兩個(gè)放大,以星云最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現(xiàn)在頂部,扭曲成一個(gè)弧形。
黑洞能夠毀滅地球嗎?
黑洞不會(huì)在宇宙中四處吞噬恒星、衛(wèi)星和行星。地球也不會(huì)掉入黑洞,因?yàn)闆]有一個(gè)黑洞離太陽系足夠近并且可以讓地球掉入其中。即便是一個(gè)與太陽有同等質(zhì)量的黑洞代替了太陽,地球也不會(huì)掉進(jìn)去。黑洞的引力與太陽相同,地球和其他行星將會(huì)繞著黑洞轉(zhuǎn),就像它們現(xiàn)在繞著太陽轉(zhuǎn)一樣。而太陽也絕不會(huì)變成黑洞,因?yàn)樘柕捏w積還不足以形成黑洞。
圖解:藝術(shù)家筆下的黑洞。
美國國家航空和宇宙航行局(NASA)是怎么研究黑洞的?
NASA正在利用太空中的衛(wèi)星和望遠(yuǎn)鏡探索黑洞。這些宇宙飛船可以幫助科學(xué)家們解開許多宇宙中的謎團(tuán)。
相關(guān)知識(shí)延伸閱讀
黑洞是根據(jù)廣義相對(duì)論所推論、在宇宙空間中存在的一種質(zhì)量相當(dāng)大的天體和星體。黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡后發(fā)生引力坍縮而形成。黑洞的質(zhì)量是如此之大,它產(chǎn)生的引力場(chǎng)是如此之強(qiáng),以致于大量可測(cè)物質(zhì)和輻射都無法逃逸,就連傳播速度極快的光子也逃逸不出來。由于類似熱力學(xué)上完全不反射光線的黑體,故名
黑洞。