地球和黑洞

2022年07月02日16:38:09 科學 1361

夜空中每個亮點都可能是一個奇特而令人著迷的天體。圍繞著恆星周圍的是無數顆行星,會有很多無法想像的奇特世界。宇宙中有一頭可怕的怪獸,他的能量可以吞噬一切,他的強大力量可以毀滅星球,讓時間停滯。科學家把這個怪物稱為人馬座A星,並認為他是一個黑洞。人馬座A星在銀河系演化中扮演者重要角色,他影響了無數恆星也影響了包括地球在內的行星。黑洞挑戰了人類的認知能力。黑洞是自然存在,但又被理解為是宇宙結構中的空洞,他們是一個光都無法逃脫的引力牢籠。由於黑洞的出現科學家們不得不重新評估我們對於宇宙的基本認知。

現實比科幻小說更加離奇,但是它們確實客觀真實存在的。

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錢德拉X射線天文台

1999年的夏天,一項特殊的航天計劃開始。這是 一項X射線天文探測任務。錢德拉X射線天文台進入軌道並開始執行任務。它掃視這太空,14年後錢德拉X射線天文台獲得了非常出人意料的發現。望遠鏡對準人馬座地區準備對一大片高溫汽體雲進行觀測,然而他卻掃描到一次X射線耀斑,這個耀斑來自銀河系深處的核心區域。某個天體在極短時間內達到了極高的溫度。科學家認為這個耀斑來自直徑幾十公里的小行星。它被撕裂,亮度 是太陽的 三百倍。罪魁禍首是人馬座A星。小行星的毀滅是銀河系黑洞存在的信號。

幾十年前我們並不確定銀河系有黑洞的存在。現在通過對輻射爆發的測量和對靠近銀河系中心恆星軌道的觀測,我們現在知道人馬座A星的確 存在,它的質量大約是太陽的400萬倍。它是一個超大質量的黑洞。

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科學家們猜測人馬座A星不止位於銀河系中心距離地球幾萬光年的奇特天體,甚至認為它在銀河系的演化中起到了重要作用。

大約136億年前,宇宙中散落著巨大的恆星,他們的質量是太陽的數百倍,這些燃燒的藍色巨大恆星,明亮但是壽命最短暫。短短几百萬年時間就將自身攜帶的核燃料燃燒殆盡,燃料耗盡後引力展現威力,恆星開始坍縮,然後密度越來越大,到最後幾乎消失不見。恆星的殘餘物甚至可能比一個原子還小,在宇宙中消失,只剩下幽靈般的存在也就是我們所說的黑洞。

早期的恆星死亡時都可能形成黑洞,簡而言之黑洞是恆星在坍縮時引力作用過於巨大,物質被無限壓縮,以至於在宇宙結構上撕開了一個洞。在黑洞的周圍區域時間和空間的表現會非常反常。

科學家打了一個形象的比方,在一條湍急的河流的盡頭有一個瀑布。當人跳入河水之中反方向游的時候,游泳的速度比流水要快,那麼人還能一直保持在河流之中。如果逐漸靠近那個瀑布的時候,水流的速度會越來越快,人就會被吸引進去被吞噬。

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黑洞就如同湍急河流的瀑布

黑洞形成的那一刻開始,人馬座A星的種子就具有一顆黑暗的核心。他的內部永遠隱藏在視野之外,通過空間邊界與宇宙的其他部分隔開,也就是事件視界,進入其中的任何事物將一去不復返。

當我們接近事件視界時,我們會看到黑洞真正的怪異之處。愛因斯坦告訴我們空間和時間並不是我們感知的那樣,它們交織在一起形成了一種叫做時空的宇宙結構。他還說大質量的天體恆星、行星、星系等等會使宇宙的時空發生彎曲或者扭曲,這就是我們所感知到的引力。

這種扭曲不僅僅存在於空間里,也存在於時間上。當你逐漸靠近一個巨大的天體時時間流逝的速度會變慢,當我們看向黑洞的時候時間會看到時間會變得越來越慢,直到在事件視界上,時間會完全停止。

人馬座A星就像是宇宙中的一個瀑布,在那裡空間的流速超過了光速,時間停止了下來。此時黑洞剛剛形成,相比恆星非常渺小,完全不像將來可能會變成怪物的樣子。如今的人馬座A星質量是太陽的400萬倍,從來沒有過如此巨大的恆星,所以人馬座A星源於某顆質量遠小於他的恆星坍縮,然後通過在銀河系內吞噬其他物質成長。它的周圍存在著很多可以吞噬的物體。人馬座A星在形成初期具有無法抗拒的引力作用,任何靠得太近的物體都沒辦法逃離他,被他吞噬。它不斷變大不斷地吸引附近的恆星,然後將其撕成碎片然後吞噬他們的高溫等離子碎片。

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僅僅是吞噬恆星還不能讓人馬座A星具有如此大的能量,它還對更大的目標產生興趣。當另一個黑洞靠近人馬座A星時他們會被鎖定在一個引力場中。兩個黑洞將以一半的光速彼此繞轉靠近,最終發生碰撞,人馬座A星吞噬了另一個黑洞。並在宇宙結構中激起了漣漪,更多的天體成為了他的「食物」,任何行星、恆星只要靠近就會被吞噬。

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黑洞之間 的吞噬

隨著人馬座A星的力量和影響力的增加,他周圍的環境也在發生改變。在銀河系核心的周圍數千億顆恆星在各自的軌道上緩慢地圍著共同中心旋轉。這個中心逐漸形成漩渦狀的星系銀盤,這就是以人馬座A星為中心的雄偉銀河系。

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科學家認為所有星系都有超大質量的黑洞。巨大的黑洞不是宇宙的怪胎,而是宇宙的基本結構特徵。我們認識到黑洞具有強大的威力可以塑造他們周圍的星系。

黑暗中的怪物成為銀河系的強大塑造者,但是它也是銀河系的創造者。

創造和毀滅是如影隨形的。黑洞不僅僅是一個毀滅者,因為受到黑洞的引力作用,許多物質會進入黑洞周圍的軌道,黑洞會沿著磁極將物質噴射出去,形成橫掃銀河系的噴流。

直到最近人類才了解到了人馬座A星的真正爆發規模。

2008年6月美國國家航天局用德爾塔火箭將費米天文望遠鏡送入太空,這是一部伽馬射線望遠鏡。

費米太空望遠鏡旨在宇宙中探測能量最大的射線————伽馬射線。他勾射的宇宙圖,並在銀道面上發現了兩個極其巨大的氣泡結構,每個氣泡的直徑為25000光年。這些氣泡溫度極高,如果我們能夠看到這些光,我們就會看到這些光覆蓋了半個天空並指向了宇宙的中心。人馬座A星就是這些氣體的源頭。

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氣泡結構

雖然人馬座A星的大小相比銀河系是小巫見大巫,他的大小相比銀河系來說微不足道,但是它卻是銀河系名副其實的塑造者。每隔幾百萬年環繞人馬座A星的緻密物質環將被人馬座A星會被扭曲的磁場加速,變成熾熱的超高溫物質噴流,他的強大到可以剝離附近行星的大氣層。強大的輻射可以把距離他周圍1000光年內的行星變得不適宜居住。

然而人馬座A星的大規模噴流竟然讓黑洞從毀滅者變成了塑造者。因為它噴出的高溫氣體會抑制星系內的造星運動。溫度過高會讓物質加速運動,從而難以聚集並坍縮成為恆星。人馬座A星的噴射減少了銀河系一定區域內恆星的數量。它將銀河系內一些劇烈活動的區域變成相對平靜的區域。於是在銀河系外旋臂末端的一個安靜區域內,一個圍繞黃色小恆星旋轉的小行星世界出現了。也是由於它的噴射使得這顆小行星有了四十億年發展的穩定期。也是有了這個穩定器才孕育了人類文明!

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