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2017/11/3 3:07:15
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  出品:科普国家

  制造:黑洞来客团队

  监制:国家科学院核算机收集资讯核心

  天鹅座 V404 黑洞(V404 Cygni)在本年 6 月清醒了。

  她自前次暴发后,一睡那是 26 年,这个国际上的 90 后尚未见过她前次暴发的容貌。固然无人晓得她的面目面貌几何,但咱们能够读懂她从间隔咱们 7800 光年的边远世界发来的音讯——这条音讯但是用高能的伽马射线和X射线写成的!

  美国的雨燕(Swift)卫星最早收到了天鹅座 V404 黑洞清醒的音讯,并告诉了暗淡蓝点上的百姓们。

当一个黑洞清醒了,咱们能够做些甚么?

图一注:左图是天鹅座 V404 在乾坤面的方位图;右图为美国雨燕卫星的宣扬图(图像来自于 NASA)。

当一个黑洞清醒了,咱们能够做些甚么?

图二注:这个图展?示的是天鹅座 V404 亮度变迁图。除此以外,另有一些亮度变迁的源。关于 Cyg X-1 和 Cyg X-3 是延续亮的 (图像来自于 ESA/INTEGRAL/IBIS/ISDC)。

  咱们该当感激科幻文学和科幻影戏的凋敝,它们让很多一般?意识乃至“目击”了黑洞。如今,大概连一其中门生都晓得:黑洞引力宏大、扯破所有,连光芒都逃走不得。

  爱因斯坦在 100 年条件出了巨大的狭义绝对论,以为当一切的品质都会合在一个十分小的奇(qi)点上时,在某个规模以内会发生宏大的引力,这那是黑洞吞噬万物的情理。

  望向世界深处的“眼睛”

  看到这里,大概你会问我,已然连光都逃走不出黑洞的手掌心,咱们怎么样观察“黑洞”这个黑压压的洞呢?

  人类的眼睛只能看到十分窄的一段电磁波谱,若是你有幸取得一副能够看到X射线的眼镜,那末你将看到全然相同的世界图景:咱们的太阳会比如今暗很多,夜地面不再有繁星点点,而只剩下稠密个亮点装点此中——由于可以发生云云高能辐射的点源天体十分有限——只要中子星、黑洞和少数的白矮星。

  以是,戴上这只奇异的眼镜,你就能够看到天鹅座 V404 黑洞清醒的模样啦,它那是乾坤面最亮的谁人点,比今朝晓得的最亮的X射线天体天蝎座X-1(Sco X-1) 还要亮上 3 倍。关于全人类来讲,千里镜那是如许一副奇异眼镜:光学千里镜帮忙咱们看到更暗的天体,别的波段的千里镜帮咱们意识光学以外的世界万物。

  固然,科学家们并不是透过千里镜的镜片就能间接看到张着大口、永世吃不饱的“黑洞怪物”,人类所能做的仅仅直接地勘探黑洞。接上去咱们所说的黑洞之观察,并非地球人天经地义认为的“肉眼观察”,而是经过能瞥见各类射线的千里镜观察。

  勘探黑洞的法门

  世界中有两类黑洞咱们可以确认:

  一类是恒星量级的黑洞,它的品质比太阳大一些,比方说约莫有 10 个太阳品质,这一类黑洞就像别的恒星同样,存在于星系的各个旮旯里。就咱们星河系而言,预计就有超越一万万个。

  别的一类黑洞,被称之为“超大品质黑洞”,这种黑洞的品质常常适当于最少几百万个太阳的品质(2014 年,国家地理学家还发觉了一个有 10 亿个太阳那末重的黑洞呢!),它们凡是孤单地存在于星系的核心。

  只管这两类黑洞的品质有着大相径庭,然而会发生相似的地理观察景象,这内里可藏着人类观察、勘探黑洞的法门噢!

  第一那是黑洞四周那一圈亮堂俏丽的吸积盘。

  经过吸积左近的?气体,黑洞四周会造成一个气体盘(那是吸积盘),盘中的气体盘绕着黑洞动弹,互相磨擦发生极大的能量,以光的辐射开释出来,被球上的千里镜或许太空千里镜所看到。但是,由于观察千里镜才能的制约,这一壮丽现象的详细细节咱们只能在影戏中看到,就像影戏《星际穿梭》中体现的那样。那是动画公司在科学家的领导之下,依据很多核管用值将黑洞可视化的后果。

  第二种景象是喷流。

  与吸积盘相同,喷流的时间标准更大,更简单为千里镜所看到。在某些状况下,吸积气体的黑洞会将剩余的、未进入黑洞中的气体顺着动弹方向倏地抛射进来,这些气体由带电粒子组成,自身富含磁场,以是会发生辐射,让咱们勘探到它的存在。

  恰是黑洞的下面两种体现,让人类可以晓得它的存在。关于甜睡了 26 年的天鹅座 V404 黑洞来讲,恰是经过从伴星上吸积到了充足气体,吸积盘发生暴发,然后发生了十分强的高能辐射,给地球人捎来了口信。

  天鹅座 V404 黑洞此次醒来了十几地利刻。在此次短暂而狠恶的暴发中,全部吸积盘都被捣毁了。在接上去的几十年中,天鹅座 V404 需求从其伴星再积累气体,酝酿着下一次的暴发。

当一个黑洞清醒了,咱们能够做些甚么?

图三注:黑洞从伴星吸积气体图;喷流,吸积盘,黑洞的方位都被标明了进去。请留意这只是是暗示图,标准巨细不彻底成分额(图像来自于 NASA)。

  给黑洞称体重

  以是,黑洞只管是乌黑一片,但它不时时经过四周一些物资流动,来向咱们展现它的存在与宏大能力。

  那末,当世界深处传来疑似黑洞存在的音讯,地理学家怎么确认那那是一个黑洞呢?要晓得,中子星也有吸积盘和喷流景象噢。

  这就需求科学家为那只疑似为黑洞的货色测一下“体重”啦。

  起首,从实践下去讲,若是一个细密天体的品质大于 3 个太阳品质,由于曾经没有任何已知力来撑持它本身的分量,以是,它会向核心塌缩造成恒星量级的黑洞。但由于黑洞自身不发光,以是只要黑洞四周存在着伴星的时分,咱们才干看到而且对黑洞的品质停止丈量。

  理论上,咱们的星河系理当存在着上万万个恒星级的黑洞,今朝咱们确认的只要 60 多个。由于当黑洞和伴星一同盘绕静止的时分,咱们才干够应用简略的物理规律,经过伴星的静止轨道丈量到黑洞的品质。这种办法相似于应用月球静止来丈量地球品质和应用地球静止来丈量太阳的品质。

  1974 年,地球上两颗聪慧的大脑、实践物理学家霍金和洽伴侣基普·索恩就人类榜首个黑洞候选体——天鹅座X-1 (Cyg X-1) ——是否是黑洞打了个赌,他们以一年的成人杂志《阁楼》作为赌注。厥后的观察是应用天鹅座X-1 中的伴星静止测患了黑洞品质,约莫为 15 个太阳品质,然后霍金认输而且在两人的赌书上署名按上了本人的指模。

当一个黑洞清醒了,咱们能够做些甚么?

图四注:霍金和索恩关于天鹅座X-1 黑洞的赌钱左券(摘自《黑洞与时空蜿蜒—爱因斯坦的幽魂》一书)

  之条件到的两类黑洞品质均能够用这种办法来丈量。比方,星河系的大品质黑洞位于人马座中,它的姓名叫 Sgr A*,品质约莫为 400 万个太阳品质。

  天鹅座 V404 黑洞在经验了短暂暴发以后,现已重归于宁静,让咱们等待她的再一次清醒吧。

黑洞

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