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科普:黑洞——比科幻更不可思議的天體

2019-04-11 16:06:00
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新華網

“事實有時候比小說更奇怪,黑洞最能真實體現這一點,它比科幻作家夢想的任何東西都更奇怪。”霍金在最后一本著作《十問:霍金沉思錄》中這樣寫道。

時空中的無底深淵、深藏不露的引力陷阱……黑洞是天文物理史上最引人注目的研究課題之一,更是科幻小說、電影等多種文藝作品中的常見“角色”。

人類關注黑洞的歷史可以追溯到18世紀末。在萬有引力定律提出約百年后,英國科學家約翰·米歇爾在1783年首次提出,可能存在引力強大到連光線也無法逃離的“暗星”。不過,那時天文學家對此討論不多。

1915年,愛因斯坦提出真正“預見”黑洞的廣義相對論。但其實,就連愛因斯坦也曾經不相信黑洞真實存在。不過,科學界確實利用廣義相對論計算得出,在宇宙中存在這樣的天體。

20世紀60年代,美國天體物理學家約翰·惠勒首次將“黑洞”作為一個科學術語提出,這個詞象征著它的黑暗和神秘。

此后,科學界不斷收獲關于黑洞的研究成果。迄今,黑洞的存在已得到多數天文學界和物理學界科研人員的承認。

在人類首次獲得黑洞照片之前,2015年堪稱黑洞研究的一個小高峰:引力波探測項目為黑洞的存在提供了明確證據。

科學界普遍認為,黑洞是宇宙中最神秘的天體,幾乎所有質量都集中在最中心的“奇點”處,其周圍形成一個強大的引力場,在一定范圍之內,連光線都無法逃脫。這個邊界稱作“事件視界”,本次發布黑洞照片的國際組織,就叫做“事件視界望遠鏡”項目。

根據理論推算,銀河系中光恒星量級的黑洞就有上千萬個。天文學界認為,許多星系中央都有超大質量黑洞。例如代號M87的超巨橢圓星系中心黑洞的質量被認為約為太陽的65億倍。

天文學家根據質量將宇宙中的黑洞分成了三類:恒星級質量黑洞(幾十倍至上百倍太陽質量)、超大質量黑洞(幾百萬倍太陽質量以上)和中等質量黑洞(介于兩者之間)。

盡管黑洞無法直接觀測,但由于黑洞的引力會吸積物質到它附近,周圍通常都有一個吸積盤環繞。吸積盤非常熱且亮,與黑洞對比明顯,因此可以通過觀測吸積盤來為黑洞拍照。

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