科学界的黑洞突破了,你的黑洞突破了吗
时空中的无底深渊、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课题之一,更是科幻小说、电影等多种文艺作品中的常见“角色”。就在最近,科学圈被一条新闻沸腾,人类首次拍到了黑洞的照片。
那么这个抽象的名词到底代表着什么?我们一起来看一看:
人类关注黑洞的历史可以追溯到18世纪末。在万有引力定律提出约百年后,英国科学家约翰·米歇尔在1783年首次提出,可能存在引力强大到连光线也无法逃离的“暗星”。不过,那时天文学家对此讨论不多。
1915年,爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论。但其实,就连爱因斯坦也曾经不相信黑洞真实存在。不过,科学界确实利用广义相对论计算得出,在宇宙中存在这样的天体。
此后,科学界不断收获关于黑洞的研究成果。迄今,黑洞的存在已得到多数天文学界和物理学界科研人员的承认。
在人类首次获得黑洞照片之前,2015年堪称黑洞研究的一个小高峰:引力波探测项目为黑洞的存在提供了明确证据。
科学界普遍认为,黑洞是宇宙中最神秘的天体,几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处,其周围形成一个强大的引力场,在一定范围之内,连光线都无法逃脱。这个边界称作“事件视界”,本次发布黑洞照片的国际组织,就叫做“事件视界望远镜”项目。
根据理论推算,银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。天文学界认为,许多星系中央都有超大质量黑洞。例如代号M87的超巨椭圆星系中心黑洞的质量被认为约为太阳的65亿倍。天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分成了三类:恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)。
尽管黑洞无法直接观测,但由于黑洞的引力会吸积物质到它附近,周围通常都有一个吸积盘环绕。吸积盘非常热且亮,与黑洞对比明显,因此可以通过观测吸积盘来为黑洞拍照。
我们从这些照片中可以看到些什么?
1. 科学家们数十年来一直知道黑洞的存在,但只是通过间接途径。三年前,他们实际上听到了两个规模较小的黑洞碰撞在一起形成引力波的声音。10日公布的图像首次展示了黑洞的边缘——即所谓的“事件视界”。波士顿大学天文学家艾伦·马舍说,确实存在一些学术上的顽固分子,他们否认黑洞的存在,但现在他们不能这样做了。
2. 过去几十年里的每一次重大天体物理学的发现,都倾向于证实爱因斯坦的广义相对论。这是这位前专利局职员在计算机尚未问世的1915年凭借倍率低得多的望远镜所思考出的有关引力的全面解释。
10日,爱因斯坦有关大型黑洞的形状和光辉的预言被证明是正确的,一个又一个天文学家向这位大师表示了敬意。
3. 被科学家们拍到照片的这个黑洞位于一个名为M87的星系的中央,其规模比银河系中的任何黑洞都巨大得多。其质量——即黑洞的主要衡量指标——是太阳的65亿倍。其事件视界的延伸范围大约与我们的太阳系相当。
有些黑洞并不活跃,但这个黑洞却不是。这意味着它以高出核聚变100倍的效率把附近的气体和物质转化为能量。核聚变是恒星获得能量的方式。
黑洞之所以这么受重视,是因为之前它是人类史上的一个空白,在日常生活中,我们常常用“黑洞”形容某人在某一方面(领域)比较弱。随着社会分工越来越精细,交叉型人才也越来越受各个领域的重视,斜杠青年更是成为一个人有能力的标志。
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科学界正在填补研究神奇的黑洞,我们是自然界的同生体,当然也要不断填补自己的黑洞,所以成为跨学科的综合型人才、建立终身学习的习惯,才能在更多的工作中放大自己的价值。