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扒一扒黑洞的前世今生,你对黑洞了解多少呢?

作者:让脑洞飞一会

相关数据:截止到现在,已经探明存在的黑洞有1060个,其中有10个在我们的银河系。最大的黑洞是PhoenixA直径大约5905亿公里,最小的黑洞是Stellar-Mass直径大约为22公里。目前已知最靠近地球黑洞,位于天鹅座的V404 Cygni,距离地球约7000光年。

2019 年4月10日,事件视界望远镜 (EHT) 合作发布了有史以来第一张黑洞图像。就是你现在所看到的这张,被很多网友调侃为蜂窝煤的照片。它是人类首次直接观测到黑洞的证据,这是一个重大的科学突破。

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这里说一下,事件视界望远镜是一个由八台地面射电望远镜组成的阵列,通过国际上200多个天文台合作打造完成,就是它捕捉到了上面这张位于M87星系中心的超大质量黑洞及其阴影的图像。

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虽然爱因斯坦在1915年用他的广义相对论预言了黑洞的存在,但其实类似黑洞概念被提出实际上要古老的多,早在1784年约翰·米歇尔 (John Michell) 就提出过质疑,如果光确实是粒子流,那么它应该受到引力的影响。根据这一假设,米歇尔预测,一颗比太阳宽 500 倍的恒星将拥有如此强大的引力场,以至于连光都无法逃脱,当时他称这些物体为“暗星”。这也是人类第一次意识到有“黑洞”的存在。

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我们无法像观测恒星和其他天体一样观测到黑洞,必须通过它们巨大的引力场对附近物质的影响来观测,比如黑洞在吸收周围物质的时,物质在进入事件视界的过程中,会辐射出大量的X射线。直到1964年,天文学家才发现了黑洞的迹象,当时一枚探空火箭无意中探测到了来自地外天体的X射线源。

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于是天文学家们对于来自地外的X射线给予了更多的关注,直到1971年,在天鹅座发现的天鹅座X1黑洞,就是通过观测到大量的X射线才探明它的存在的,这也是人类第一次真正意义上的发现了黑洞存在。这里要说明一下,区别黑洞和其他天体所发出射线,主要从辐射量和波长来区别,黑洞所发出的X射线量高很多,而且波长也要短的多。

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众所周知黑洞是引力极强的天体,任何物质甚至光都无法从中逃脱。黑洞的结构细节是根据爱因斯坦的广义相对论所计算出来的,它包含两部分,由事件视界和奇点构成。现在主流科学界认为,形成黑洞的其中一种方式是,当大质量恒星在耗尽其中所有热核燃料的时候,核心将会变得极不稳定,并且在引力的作用下向内坍缩,这个过程会一直持续,直到被压缩到零体积和无限密度的点,这个点也被称作为奇点,而这也是黑洞的中心。

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而在奇点的外围所形成的空间大小,就是事件视界的大小,事件视界的半径也被称为是史瓦西半径,是以德国天文学家卡尔史瓦西命名的,在事件视界内逃逸速度远超过光速,以至于连光都无法逃脱(我们所知道的地球表面的逃逸速度是每秒11公)。

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虽然很多人会认为,研究太阳系以外的天体,包括黑洞,于我们人类而言并没有任何实际的意义,但我想表明一下我个人的观点,正是由于我们有足够多的好奇心,才驱使着人类的科技发展以及认知的扩充,如果仅仅是着眼于太过于眼前的意义,可能人类文明的发展将止步不前。

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