天文学论文黑洞

天文学论文黑洞

1975年，霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大，进入其边界的物体都会被其吞噬而永远无法逃逸。　　黑洞形成后就开始向外辐射能量，最终将因为质量丧失殆尽而消失。而这种辐射并不包含黑洞内部物质的信息。这些信息应当在黑洞中保留下来。但是一旦黑洞消失，这些信息也就丧失了。　　这些信息的去向之谜就构成了所谓的“黑洞悖论”。而该假说与量子物理学的理论背道而驰。　　量子物理学认为，类似黑洞这样质量巨大物体的信息是不可能完全丧失的。 　美国科学家质疑相对论　　宇宙中并不存在“黑洞”？　　据美国媒体报道，美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室物理学家乔治·卓别林(GeorgeChapline)表示，宇宙中并不存在着所谓的“黑洞”，并认为人们通常所指的黑洞神秘物 质实际上是“黑能(dark-energy)星体”。　　长期以来，黑洞已经成为了科幻小说中的重要材料之一。不少人认为，天文学家可以通过间接方式来观察到黑洞的存在，而巨型恒星死亡后就会形成黑洞。但卓别林认为，恒星死亡只会形成“黑能”物质。过去数年中，天文学家对银河系的观察表明，宇宙的70%左右是一种奇怪的“黑能”所组成，正是它们在加速着宇宙的膨胀。卓别林说：“几乎可以肯定地说，宇宙中并不存在着黑洞。”　　黑洞是爱因斯坦广义相对论中最为著名的预言之一。广义相对论解释了受巨型恒星重力影响，会导致时空结构产生扭曲的现象。该理论认为，当某颗恒星死亡后，会受自己的重力影响而缩成一个点。但卓别林却认为，爱因斯坦本人也不相信黑洞的存在。　　1975年，量子力学专家们表示，黑洞边界确实发生了一些奇怪的事情：遵守量子法则的物质对轻微干扰变得极为敏感。卓别林说：“这个发现很快就被大家忘记了，因为它不符合广义相对论的预言。然而今天看来，它却是完全正确的发现。”他认为，这种奇怪的活动正是时空“量子阶段转变”的证据。卓别林认为，死亡后的恒星并不会简单地形成一个黑洞，而是在该时空内部，它却充斥着黑能，并具备重力影响。　　卓别林称，在某颗黑能星的“表面”，它看起来很像一个黑洞，并能制造强大的重力牵引。然而在它的内部，黑能的“负”重力又有可能将物质重新弹出来。如果某颗黑能星体积很大，任何反弹出来的电子转变成了正电子，然后会在高能辐射中消灭其他电子

国外科学家亲眼目睹，一颗恒星被黑洞撕成碎片，场面十分壮观奇妙

黑洞是宇宙中最特殊又最普遍的天体，它的特殊之处在于它拥有无法被测量的引力，能将所有出现在事件视界中的物质都吞噬掉。它的普遍之处在于整个宇宙中到处都有黑洞，只是人类无法通过肉眼观测到它们而已。在宇宙空间中，无论是黑暗的地方还是明亮的地方，都有可能存在黑洞，银河系中心的超大质量黑洞就是典型的例子。

根据报道，近期《皇家天文学会月刊》刊登了一篇与黑洞吞噬恒星相关的研究论文，该论文指出来自多个国家的天文学家在智利欧洲南方天文台中观测到了不可思议的一幕。距离太阳系大约2.15亿光年的空间里存在一个名为“波江座”的螺旋星系，而研究人员观测到该星系中一颗恒星被黑洞吞噬的过程。

根据研究人员的描述，这次黑洞吞噬恒星的场面与以往的观测结果不同，黑洞将恒星撕碎成条状，就像是在享用自己的“意大利面条”一样。参与该项研究的智利科学家托马斯·韦弗斯表示，这是人类天文史上十分罕见的场面。那么研究人员是如何发现该场景的？被吞噬的恒星又遭遇了什么？

研究人员怎样发现该天文现象？

一般情况下，黑洞吞噬恒星的场景是很难被捕捉到的，因为黑洞在吞噬的过程中会释放出“烟雾弹”，这个“烟雾弹”就是大量的尘埃和碎片。科学家通过研究发现，黑洞吞噬恒星的过程中会对外释放出大量尘埃和恒星的碎片，这些看似琐碎的物质在黑洞的能量组织下逐渐形成了一层“帘幕”，遮挡住了人类观测该现象的视线。

而在这次的研究中，研究人员利用了多种手段对该现象进行观测，例如X射线、紫外线和无线电波，因为不同种类的射线可以与恒星内部的物质产生联系，研究人员通过探测这些联系的存在来确定恒星的情况。最终他们发现该黑洞对外喷射物质的速度达到了每秒钟1万公里，幸运的是他们在后期观察中发现那层“烟雾”已经逐渐消散了，所以才能看得更清楚。

恒星是如何被撕碎的？

托马斯·韦弗斯表示，任何一颗足够靠近黑洞的恒星都不会有好结果，无论该黑洞是恒星级黑洞还是超大质量黑洞，因为黑洞的超强引力会导致恒星的球面受力不均匀，从而导致恒星被吞噬的时候无法以完整的形态被吞进去，而会被弄得变形。这个研究团队在去年就发现了宇宙中一道特殊的爆炸光线，该光线促使天文学家进行了长达6个月的研究。

在这次的观测中，研究人员就发现该恒星遭遇了一颗超大质量恒星，因此它被撕成更多细小的碎片。这些细小的碎片在太空中汇聚成类似流体，因此被称为“物质流”，还有研究人员将物质流比喻成意大利面条。类似恒星被黑洞撕成物质流的事件在天文史上很少出现，因此天文学家对该事件更加关注。

这次发现说明了什么？

如果被撕成“面条”的恒星周围存在类似地球的宜居星球，而且该星球上已经存在生命，这些外星生命估计也不知道为什么突然就失去了光源和热源，它们甚至不知道在恒星被吞噬掉后就轮到自己的星球了。虽然这只是笔者所假设的场景，如果有一天有一颗黑洞出现在太阳附近，那么太阳恐怕也会遭遇类似的情况。

因此该发现告诉我们，宇宙中什么事情都有可能发生，地球虽然位于太阳系的宜居带中，但并非永远都是安全的。人类作为地球上的高等智慧生物，我们应该居安思危，多去 探索 宇宙中未知的奥秘。早一点了解宇宙中的奇特天文现象，或许能够早一点帮助地球规避外部风险，目前也只有人类能够做到这一点。

资料来源

澎湃网 10月14日 《迄今最近距离围观一颗恒星被黑洞撕成“意大利面条”　》

天文学家发现黑洞周围不寻常的巨大光环

据外媒报道， 天文学家在一个带有伴星的黑洞周围发现了一组不寻常的X射线环。 这些环是由光的“回波”产生的，这种现象类似于地球上声波在坚硬表面上反弹的回声。这些光环提供了关于黑洞、其伴星和中间的尘埃云的信息。

这张图片展示了一组围绕着黑洞的壮观的光环，是利用美国宇航局的钱德拉X射线天文台和尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台拍摄的。巨环的X射线图像揭示了位于我们星系中的尘埃的信息。

这个黑洞是一个名为V404 Cygni的双星系统的一部分，位于离地球约7800光年的地方。这个黑洞正在积极地将物质从一颗质量约为太阳一半的伴星上“拉走”，拉到这个看不见的物体周围的一个圆盘中。这种物质在X射线下发光，因此天文学家将这些系统称为"X射线双星"。

2015年6月5日，天文学家借助尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台发现了来自V404 Cygni的X射线爆发。这个爆发产生的高能环来自于一种被称为“光回波”的现象。与声波在峡谷壁上反弹不同，V404 Cygni周围的“光回波”是由来自黑洞系统的X射线爆发在V404 Cygni和地球之间的尘埃云上反弹产生的。

在这张合成图像中，来自钱德拉的X射线（浅蓝色）与来自夏威夷Pan-STARRS望远镜的光学数据相结合，显示了视野中的星星。该图像包含八个独立的同心环。每个环都是由2015年观察到的V404 Cygni耀斑的X射线产生的，这些射线在不同的尘埃云中反射。(一个艺术家的插图解释了钱德拉和尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台看到的环是如何产生的。为了简化图形，图中只显示了四个环而不是八个环）。)

由麦迪逊威斯康星大学的Sebastian Heinz领导的研究小组分析了2015年6月30日至8月25日期间对该系统进行的50次斯威夫特观测，以及2015年7月11日和25日的钱德拉观测。这是一个如此明亮的事件，钱德拉的操作者特意将V404 Cygni放在探测器之间，以便另一个明亮的爆发不会损坏仪器。

这些星环不仅告诉天文学家关于黑洞的行为，也告诉他们关于V404 Cygni和地球之间的景观。例如，X射线中环的直径揭示了光弹射到中间的尘埃云的距离。如果云层离地球更近，环就会显得更大，反之亦然。由于X射线爆发只持续了相对较短的时间，所以光的回波显示为窄环，而不是宽环或光环。

研究人员还利用这些环来探测尘埃云本身的特性。他们将X射线光谱--即X射线在一定波长范围内的亮度--与具有不同成分的尘埃的计算机模型进行了比较。不同成分的尘埃将导致不同数量的低能量X射线被吸收，从而无法被钱德拉探测到。这提供了关于其结构和组成的信息。

研究小组确定，这些尘埃云最有可能包含石墨和硅酸盐颗粒的混合物。此外，通过用钱德拉分析内环，他们发现尘埃云的密度在各个方向上并不均匀。以前的研究假设它们不是这样的。

一篇描述V404 Cygni结果的论文发表在2016年7月1日的《天体物理学杂志》上（预印本）。这项研究的作者是Sebastian Heinz、Lia Corrales（密歇根大学）；Randall Smith（哈佛-史密森天体物理学中心）；Niel Brandt（宾夕法尼亚州立大学）；Peter Jonker（荷兰空间研究所）；Richard Plotkin（内华达大学雷诺分校）；和Joey Neilson（维拉诺瓦大学）。

这一结果与X射线双星Circinus X-1的类似发现有关，该双星包含一颗中子星而不是黑洞，发表在2015年6月20日的《天体物理学杂志》上的一篇论文中。从一个巨大的X射线光回波看圆规X-1的运动学距离"（预印本）。这项研究也是由Sebastian Heinz领导的。

每年都有多篇论文发表，报告对2015年引起这些环的V404 Cygni爆发的研究。之前的爆发是在1938年、1956年和1989年记录的，所以天文学家可能还有很多年时间继续分析2015年的爆发。