地球和黑洞

2022年07月02日16:38:09 科学 1361

夜空中每个亮点都可能是一个奇特而令人着迷的天体。围绕着恒星周围的是无数颗行星,会有很多无法想象的奇特世界。宇宙中有一头可怕的怪兽,他的能量可以吞噬一切,他的强大力量可以毁灭星球,让时间停滞。科学家把这个怪物称为人马座A星,并认为他是一个黑洞。人马座A星在银河系演化中扮演者重要角色,他影响了无数恒星也影响了包括地球在内的行星。黑洞挑战了人类的认知能力。黑洞是自然存在,但又被理解为是宇宙结构中的空洞,他们是一个光都无法逃脱的引力牢笼。由于黑洞的出现科学家们不得不重新评估我们对于宇宙的基本认知。

现实比科幻小说更加离奇,但是它们确实客观真实存在的。

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钱德拉X射线天文台

1999年的夏天,一项特殊的航天计划开始。这是 一项X射线天文探测任务。钱德拉X射线天文台进入轨道并开始执行任务。它扫视这太空,14年后钱德拉X射线天文台获得了非常出人意料的发现。望远镜对准人马座地区准备对一大片高温汽体云进行观测,然而他却扫描到一次X射线耀斑,这个耀斑来自银河系深处的核心区域。某个天体在极短时间内达到了极高的温度。科学家认为这个耀斑来自直径几十公里的小行星。它被撕裂,亮度 是太阳的 三百倍。罪魁祸首是人马座A星。小行星的毁灭是银河系黑洞存在的信号。

几十年前我们并不确定银河系有黑洞的存在。现在通过对辐射爆发的测量和对靠近银河系中心恒星轨道的观测,我们现在知道人马座A星的确 存在,它的质量大约是太阳的400万倍。它是一个超大质量的黑洞。

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科学家们猜测人马座A星不止位于银河系中心距离地球几万光年的奇特天体,甚至认为它在银河系的演化中起到了重要作用。

大约136亿年前,宇宙中散落着巨大的恒星,他们的质量是太阳的数百倍,这些燃烧的蓝色巨大恒星,明亮但是寿命最短暂。短短几百万年时间就将自身携带的核燃料燃烧殆尽,燃料耗尽后引力展现威力,恒星开始坍缩,然后密度越来越大,到最后几乎消失不见。恒星的残余物甚至可能比一个原子还小,在宇宙中消失,只剩下幽灵般的存在也就是我们所说的黑洞。

早期的恒星死亡时都可能形成黑洞,简而言之黑洞是恒星在坍缩时引力作用过于巨大,物质被无限压缩,以至于在宇宙结构上撕开了一个洞。在黑洞的周围区域时间和空间的表现会非常反常。

科学家打了一个形象的比方,在一条湍急的河流的尽头有一个瀑布。当人跳入河水之中反方向游的时候,游泳的速度比流水要快,那么人还能一直保持在河流之中。如果逐渐靠近那个瀑布的时候,水流的速度会越来越快,人就会被吸引进去被吞噬。

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黑洞就如同湍急河流的瀑布

黑洞形成的那一刻开始,人马座A星的种子就具有一颗黑暗的核心。他的内部永远隐藏在视野之外,通过空间边界与宇宙的其他部分隔开,也就是事件视界,进入其中的任何事物将一去不复返。

当我们接近事件视界时,我们会看到黑洞真正的怪异之处。爱因斯坦告诉我们空间和时间并不是我们感知的那样,它们交织在一起形成了一种叫做时空的宇宙结构。他还说大质量的天体恒星、行星、星系等等会使宇宙的时空发生弯曲或者扭曲,这就是我们所感知到的引力。

这种扭曲不仅仅存在于空间里,也存在于时间上。当你逐渐靠近一个巨大的天体时时间流逝的速度会变慢,当我们看向黑洞的时候时间会看到时间会变得越来越慢,直到在事件视界上,时间会完全停止。

人马座A星就像是宇宙中的一个瀑布,在那里空间的流速超过了光速,时间停止了下来。此时黑洞刚刚形成,相比恒星非常渺小,完全不像将来可能会变成怪物的样子。如今的人马座A星质量是太阳的400万倍,从来没有过如此巨大的恒星,所以人马座A星源于某颗质量远小于他的恒星坍缩,然后通过在银河系内吞噬其他物质成长。它的周围存在着很多可以吞噬的物体。人马座A星在形成初期具有无法抗拒的引力作用,任何靠得太近的物体都没办法逃离他,被他吞噬。它不断变大不断地吸引附近的恒星,然后将其撕成碎片然后吞噬他们的高温等离子碎片。

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仅仅是吞噬恒星还不能让人马座A星具有如此大的能量,它还对更大的目标产生兴趣。当另一个黑洞靠近人马座A星时他们会被锁定在一个引力场中。两个黑洞将以一半的光速彼此绕转靠近,最终发生碰撞,人马座A星吞噬了另一个黑洞。并在宇宙结构中激起了涟漪,更多的天体成为了他的“食物”,任何行星、恒星只要靠近就会被吞噬。

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黑洞之间 的吞噬

随着人马座A星的力量和影响力的增加,他周围的环境也在发生改变。在银河系核心的周围数千亿颗恒星在各自的轨道上缓慢地围着共同中心旋转。这个中心逐渐形成漩涡状的星系银盘,这就是以人马座A星为中心的雄伟银河系。

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科学家认为所有星系都有超大质量的黑洞。巨大的黑洞不是宇宙的怪胎,而是宇宙的基本结构特征。我们认识到黑洞具有强大的威力可以塑造他们周围的星系。

黑暗中的怪物成为银河系的强大塑造者,但是它也是银河系的创造者。

创造和毁灭是如影随形的。黑洞不仅仅是一个毁灭者,因为受到黑洞的引力作用,许多物质会进入黑洞周围的轨道,黑洞会沿着磁极将物质喷射出去,形成横扫银河系的喷流。

直到最近人类才了解到了人马座A星的真正爆发规模。

2008年6月美国国家航天局用德尔塔火箭将费米天文望远镜送入太空,这是一部伽马射线望远镜。

费米太空望远镜旨在宇宙中探测能量最大的射线————伽马射线。他勾射的宇宙图,并在银道面上发现了两个极其巨大的气泡结构,每个气泡的直径为25000光年。这些气泡温度极高,如果我们能够看到这些光,我们就会看到这些光覆盖了半个天空并指向了宇宙的中心。人马座A星就是这些气体的源头。

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气泡结构

虽然人马座A星的大小相比银河系是小巫见大巫,他的大小相比银河系来说微不足道,但是它却是银河系名副其实的塑造者。每隔几百万年环绕人马座A星的致密物质环将被人马座A星会被扭曲的磁场加速,变成炽热的超高温物质喷流,他的强大到可以剥离附近行星的大气层。强大的辐射可以把距离他周围1000光年内的行星变得不适宜居住。

然而人马座A星的大规模喷流竟然让黑洞从毁灭者变成了塑造者。因为它喷出的高温气体会抑制星系内的造星运动。温度过高会让物质加速运动,从而难以聚集并坍缩成为恒星。人马座A星的喷射减少了银河系一定区域内恒星的数量。它将银河系内一些剧烈活动的区域变成相对平静的区域。于是在银河系外旋臂末端的一个安静区域内,一个围绕黄色小恒星旋转的小行星世界出现了。也是由于它的喷射使得这颗小行星有了四十亿年发展的稳定期。也是有了这个稳定器才孕育了人类文明!

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