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本周熱門:首張黑洞真實照,比渲染圖更有力量感

最近兩年來,最重要的天文大事件來了——人類史上首張黑洞照片終於出爐啦!

台灣時間4月10日21:00,全球頂級天文觀測項目Event Horizon Telescope事件視界望遠鏡計劃,在美國國家新聞俱樂部發布了天文史上第一張黑洞直接圖像

儘管看起來沒那麽酷炫,但這就是真實照,真實往往是最有力量的!

照片主角:M87星系中心黑洞,65億倍太陽質量,距離我們5350萬光年。

相比之下,我們銀河系中心黑洞人馬座A*,只有太陽質量的430萬倍,距離我們26000光年。

在此之前,我們見到過的所有黑洞照片、影像,無一例外都是藝術渲染出來的,包括出自NASA、ESO之手的。

一系列問題來了——

首張黑洞照片是如何誕生的?

由美國國家科學基金會資助的Event Horizon Telescope事件視界望遠鏡項目,最近製作的一段官方科普視頻,解釋得簡單易懂,明明白白……

啥是黑洞,到底如何形成的?

簡單來說就是大質量恆星大限已到,不斷坍縮演化成致密的天體,致密到能夠無限彎曲時空,就連光都無法逃逸出去。

黑洞到底黑到什麽程度?

沒有什麽能夠逃脫它的魔爪,別說飛船、星辰、恆星,就連看得見的光線、看不見的X射線都逃不過!所以說,研究這種宇宙怪獸,要比登天難多了。

黑洞的空間可以像紙一樣被揉捏成一個無窮小的點,時間可以像火焰一樣被吹滅。

黑洞會吞噬一切嗎?

當然不是。從遠距離來看,黑洞的引力總量其實跟相同質量的其他天體一樣。舉個例子,假如動用神力,現在就把太陽坍縮成一個黑洞(半徑3公里),地球和其他各大行星,還會在原來軌道上轉圈跑,並不會被吞掉。

黑洞之所以能夠吞噬身邊的一切,並不是因為它的巨大引力總量,而是具有超高的引力密度。

也就是說,黑洞作為宇宙饕餮還是有一定的勢力範圍的。這個有去無回的勢力範圍,學名叫黑洞的事件視界Event horizon,簡稱視界

什麽是視界?什麽是事件視界?什麽是又是黑洞的事件視界?

視界就是地平線,當夜幕低垂,太陽落到地平線之下,儘管我們都知道太陽依然存在,只是我們看不見罷了。

所謂事件視界,就是以地平線為界線,隱沒於地平線之下所發生的事情,我們看不見,夠不著,知不道。

黑洞的事件視界,就像魔法師的黑鬥篷,把無限坍縮的黑洞包裹其中,外界觀察者無法一窺究竟。

黑洞視界到底多大?

在物理學上有一個專有名詞——史瓦西度規。以德國物理學家、天文學家史瓦西命名。

你可以簡單想象成:以黑洞內部一個引力、密度都無窮大的點——奇點為中心,以史瓦西本人算出來的引力半徑【史瓦西半徑】,劃定一個黑洞勢力範圍,最簡單是球狀的(複雜的還有南瓜狀、甜甜圈狀的)。

請記住:只要闖進史瓦西半徑劃定的黑洞視界,你我就沒得跑了。

史瓦西半徑有多大?

拿太陽來說,它的史瓦西半徑大約3公里。如果把太陽的全部質量都壓縮到半徑2.95公里範圍之內,我們的太陽就變成了一枚黑洞。

地球的史瓦西半徑只有9毫米!這相當於把地球壓成一顆葡萄乾,才能變成黑洞。

你只要記住:只有亂入黑洞的吞噬範圍——史瓦西半徑,才是肉包子打狗,有去無回。

要是躲在比史瓦西半徑遠點的地方,當個吃瓜群眾呢?

這張圖說明得很清楚。

紅圈以內就是史瓦西半徑劃定的黑洞視界,死亡地帶。

兩倍史瓦西半徑劃定的區域內,屬於危險區 不管是地球、還是飛船,闖進這個區域有被吸進黑洞的危險,但不一定。因為這個區域的離心力更強大,要比黑洞引力大很多,因此大多數天體/飛船都會被甩出去,

三倍史瓦西半徑劃定的區域內,屬於風險區。黑洞自轉時會拉扯周圍空間形成一個漩渦狀旋轉,就好像颶風中的氣旋一樣。有可能被甩進危險區,也可能被甩出去。

三倍史瓦西半徑劃定的區域範圍之外,屬於安全區。天體、飛船,或者你我都可以當個吃瓜群眾,坐觀黑洞吃相。

黑洞有多少?

黑洞數量遠比我們想象得要多。

一提到黑洞,動輒就是億萬光年之外,好像離我們地球很遠似的。

其實,就拿我們銀河系來說,大約存在著1億個黑洞,當然基本上是3~30倍太陽質量的小質量黑洞。

儘管這個數據是天文學家計算出來的,而非實際觀測,但按照恆星演化模型預測,這是個必然結果。

天文學家估計,離地球最近的黑洞,很可能就在300光年的宇宙深空。

最早預見黑洞的是誰?

18世紀晚期,英國米歇爾、法國拉普拉斯都預見到:宇宙中一定存在著就連光也無法逃脫的暗星。

黑洞是誰起的名?

約翰·惠勒,美國頂尖物理學家。

科學界給他評價極高:「惠勒是最後的巨人,物理學最後的超級英雄」。他還是【蟲洞】【多重宇宙】【量子泡沫】【黑洞三毛定理】這些廣為流傳的物理名詞的首創者。

黑洞有哪些?

按照質量衡量,黑洞可以分為:

超大質量黑洞——質量至少都是太陽質量的數百萬倍。

中等質量黑洞——質量在數十倍太陽質量以上,但遠小於超大質量黑洞。

小質量黑洞——也叫恆星級黑洞(輕量級黑洞),最小質量從3.8倍太陽質量一直到幾倍於太陽質量。

微型黑洞——又叫迷你黑洞,量子黑洞,是在微觀尺度下研究量子力學效應的重要對象。

已知最大黑洞有多大?

天文學家已知本宇宙最大兩個饕餮巨獸分別是:

TON618——660億個太陽質量,位於獵犬座。

S5 0014+81——400億倍太陽質量,位於仙王座。

不過請放心,距離我們足夠遠,都在數億光年外。

長得最快的黑洞呢?

這個宇宙怪獸天文編號:QSO SMSS J215728.21-360215.1,簡稱J2157-3602。請放心,距離我們足夠遠——120億光年外。這個宇宙怪獸早在宇宙大爆炸後8億年,就已存在了。

為什麽研究黑洞如此重要?

因為有關物質、能量、時間、空間、宇宙的終極秘密——開端和終結……幾乎宇宙的所有重要秘密,最後交織到了黑洞。也就是說,我們只要找到黑洞的密鑰,本宇宙的重要大門也就打開了。

也就是說,黑洞是當今基礎科學、當代宇宙學幾大疑團的交匯點——

從宇宙怎麽來的到宇宙的最終歸屬,都繞不開黑洞;

儘管現有物理理論揭示了宇宙物質、能量、空間、時間的自然法則,但鑽進黑洞裡卻全都失效了,所以黑洞既是當代物理學的終點,也是未來物理學的起點;

著名的黑洞信息悖論,實質上就是廣義相對論與量子理論的衝突表現,而理論衝突正好是科學突破的前兆,只要搞明白了黑洞,兩大理論也就自然實現了統一——這是科學界最想突破的重大理論——萬有理論(萬物理論)。

假如地球碰上黑洞,將會怎樣?

如果地球遭遇黑洞,並不是一口生吞,而是潮汐力撕碎地球,吸入一切。

小小月球都能對地球海洋產生漲潮現象,何況是宇宙怪獸黑洞!

只要靠得足夠近,自帶巨大潮汐力的黑洞就會像拉麵師傅那樣,拉扯我們地球,引發全球地震、巨型海嘯、火山爆發……

撕開地表,撕裂地殼、地幔,造成岩漿迸射……結果就是撕裂一切,像龍卷風一樣貪婪吮吸,吞噬地球的一切——Game Over!

儘管我們尚未觀測到黑洞吞噬行星的慘烈,卻捕捉到吞掉恆星的過程——

2011年8月,距地球40億光年的一個黑洞仿佛魔鬼般,瞬間把一顆附近的恆星撕碎,機甲狂潮出一團發光等離子體後消失在宇宙深處……

這是人類首次觀測黑洞吞噬天體的驚悚一幕。

黑洞吞掉地球的事兒,還是想想真實世界吧,畢竟真實最有力量!

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