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黑洞為什麼看起來像個帽子一樣

圖文 更新时间:2024-11-15 05:11:52

一個在休眠的黑洞是什麼?

事實好像是,一些位于銀河中間的超大質量的黑洞正處于這樣一種狀态,即恒星和氣體正持續不斷地掉落進這些黑洞,在掉落的過程中,它們向星系際介質發射出巨大的噴氣流,而且它們沿着噴氣軌迹發光。

黑洞為什麼看起來像個帽子一樣(當一個黑洞處于休眠期)1

這主要是對非常遙遠的星系來說會出現的情況,并且好像在早期宇宙中很常見。

很長一段時間裡,它們被稱為活躍的銀河系核心和類星體,但是,顯然最有可能的解釋是,它們事實上是超大質量的黑洞正在吸收大量的恒星和氣體。

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久而久之,所有的靠近黑洞、能夠被吸收的恒星和氣體都将已經被吸收,這也是有可能的。

黑洞并不像真空吸塵器。它們并不是真的吸收靠近它們的物質并把這些物質吞進去。它們運用周圍物質的重力和動向,并且它們的旋轉也會産生一種效應。但是如果那些恒星和氣體與黑洞之間有一定的安全距離,那麼它們是能夠在很長一段時間裡圍繞着黑洞呈一個穩定的軌道的。

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如果一個黑洞周圍的所有恒星和氣體都遭遇這一情況,那麼一個活躍的黑洞将變得沉寂,很長一段時間裡什麼都不會發生。黑洞就待在那兒,周圍的物質圍繞它轉啊轉啊轉,這一階段就被稱為沉寂或休眠。

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華麗亮相的M87星系黑洞。圖片來源:EHT

但是,由于黑洞的原因,恒星有潮汐引力,氣體内部存在摩擦力,久而久之,那些繞着一個休眠黑洞近距離運行的氣體和恒星裡的能量将會被轉移。

最終到達一個臨界點,一顆恒星或一團氣體掉落進黑洞,這是因為,由于能量的丢失,運行軌道圈變得越來越小,恒星和氣體也運行得越來越快。

在這一臨界點,休眠的黑洞以一種壯觀的方式蘇醒。

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超大質量黑洞及其周遭吸積盤。圖片來源:Wikimedia Commons

這就是位于我們銀河系中心的黑洞所正在發生的。它通常是沉寂的,一旦有小氣團掉落,它就會蘇醒。就在幾年前,一次預言說上述情形将要發生,但是如果我還記得,那隻是一點小情況,并沒有看到像人們預期的那麼多的反應。

随着恒星的消亡和宇宙的繼續擴張,最終所有的黑洞都應當會變得沉寂。

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它們将停留在原地,靜靜地高速旋轉。如果霍金的黑洞輻射理論是正确的,它們将非常緩慢地衰竭。最終它們将完全衰亡并且消失,什麼都不會留下。但這一過程所要花費的時間是極其長久的,大約10^100年。

所以和剛發現的一個黑洞的規模(210億太陽質量)相當的休眠黑洞是一點兒也不快速的。

相關知識

黑洞(英語:black hole)是時空展現出引力的加速度極端強大,以至于沒有粒子,甚至電磁輻射,像是光都無法逃逸的區域。廣義相對論預測,足夠緊密的質量可以扭曲時空,形成黑洞;不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界 (英語:event horizon)。雖然,事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響,但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特征。在許多方面,黑洞就像一個理想的黑體,它不反光。此外,彎曲時空中的量子場論預測,事件視界發出的霍金輻射,如同黑體的光譜一樣,可以用來測量與質量反比的溫度。在恒星質量的黑洞,這種溫度高達數十億K,因此基本上無法觀測。

最早在18世紀,約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體。1916年,卡爾·史瓦西發現了廣義相對論現代黑洞模型特征的第一個解,然而大衛·芬克爾斯坦在1958年才首次發表它做為一個無法逃脫空間區域的解釋。長期以來,黑洞一直被認為是數學上的一種好奇心。在20世紀60年代,理倫工作顯示這是廣義相對論的一般預測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發現中子星,激發了人們對引力坍縮造成緻密天體的興趣,認為可能能在天體物理中實現。

作者: quora

FY: 張穎

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