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不得不说,黑洞算得上是宇宙中最神秘的天体了,毕竟它是宇宙中引力最大的天体,连光都无法逃脱它的事件视界的范围,以至于我们都无法看到它的真实面貌。
去年人类首次拍到了第一张黑洞照片,它来自M87星系的中心,其质量达到了65亿倍的太阳质量,而处在我们银河系中心的人马座A*黑洞,质量相比之下就要小很多了,大概只有430万倍的太阳质量,那么黑洞的质量存在上限和下限吗?接下来我们就来探寻一下这个问题。
宇宙中的黑洞是如何产生的?首先,我们需要从宇宙中最常见的恒星开始说起,根据恒星的光球和温度,我们一般可以把恒星分为以下几种。
蓝色:来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-625.html?O?型蓝白色:?B?型白色:来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-469.html?A来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-623.html?型黄白色:?F?型**:?G?型橙色:?K?型红色:?M?型从图中我们可以发现质量越大的恒星,颜色就偏向于蓝色,而质量越小的恒星颜色越偏向于**。那么恒星的质量和寿命之间存在什么关系呢?
通常情况下我们可能会觉得,质量越大燃烧的速度也应该越快,然而事实却恰恰相反。一颗恒星的质量如果越大,那么它内部反应的速度也会越快,大质量的恒星通常情况下寿命只有几千万年甚至几百万年。而太阳的寿命则大约是120亿年左右。
如果质量小于太阳10倍以上,它的寿命就可以达到6万亿年以上。而我们的宇宙诞生也不过138亿年,所以至今为止,我们还没有直接观察到这种低质量的恒星在生命的尽头会发生什么。
大质量的恒星在生命的尽头,,由于恒星内部的燃料太少,无法维持内部的温度;或者恒星接受了额外的物质,导致未能提高核心的温度来抗衡外部的压力。如果发生这两种情况之一,恒星内部的温度就会不够高,导致不能抵抗它在自身的引力下坍塌。
最后的那结果就是发生超新星爆炸,而它的核心会继续向内坍塌形成中子星或是黑洞,当中子星的质量超过了三倍的太阳之后,最后依然会在引力的作用下,坍塌成黑洞。
科学家是如何寻找黑洞的?根据科学家估计,宇宙中应该存在大量的黑洞,但由于黑洞特殊的性质,导致我们无法直接观测到黑洞的存在。
天文学家首先想到的办法就是通过密近双星中黑洞吸积伴星物质后发所出的X射线和伽马射线来寻找恒星级黑洞。然而缺点就是无法区分双星系统中的致密星到底是白矮星还是中子星以及黑洞来源:https://www.yz66.net/cshi/202501-4090.html。
然后科学家开始接着想办法,对它们分别进行研究。长期研究之后发现:白矮星的能量转化效率只有区区万分之一左右,而产生X射线的至少也要百分之一以上。所以首先就把白矮星给排除掉了。
中子星在通常情况下都是脉冲星,所以如果我们检测到了X射线脉冲现象,那么也就确定了这个致命星是中子星,但如果没有检测到,也还是不能说明它就是黑洞。
这里就要通过致密星的质量来区分了,科学家通过研究发现,中子星的质量最高为3倍太阳质量,如果再大,那么这个致密星就可以确定为黑洞了。
实际上测定双星系统中的致密星的质量可不是一件容易的事,首先需要利用其中一个的谱线移动来得到它的轨道参数,接着使用开普勒定律计算总质量,最后才能大致估计出质量。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-361.html
这就是为什么,现在科学家确定为黑洞的天体少之又少的原因。
目前发现的最小的黑洞有哪些?IGR J17091-3624:这是位于天蝎座的一颗恒星级黑洞,距离地球大约28000光年。它处于一颗双星系统内,,科学家通过观测它的吸积盘的气流才得以发现,质量大约为3-10倍的太阳质量,非常接近黑洞能稳定存在的下限。XTE J1650-500:这是位于天坛座的一颗恒星质量的黑洞,也是位于一个双星系统中,不过它的伴星还是一颗正常的恒星,在2008年的研究中,它的质量预测为3.8?0.5倍的太阳质量,但是后来,科学家发现它的质量在5-10倍的太阳质量之间。这两颗黑洞都是科学家观测到在宇宙中能够稳定存在的,难道这就是黑洞质量的下限了吗?并不是,原则上来讲,黑洞的质量可以是普朗克质量的任意倍。
所以就有了微型黑洞的说法,也叫做量子黑洞,而科学家也成功的在实验室里通过使用大型对撞击里产生过,但是这种黑洞并不能稳定的存在,会迅速的蒸发掉,所以当我们再次听到人造黑洞诞生时,完全不用担心地球会被微型黑洞给吞噬掉来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-324.html。
质量最大的黑洞有多大来源:https://www.faithandyoung.com/cshi/202501-7137.html?根据黑洞的质量,大致可以分为以下几种。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-409.html
超大质量黑洞:质量在太阳质量的几百万倍到170亿倍之间,到目前,科学家已经在所有的已知星系中心(包括银河系)发现超大质量黑洞的存在。中等质量黑洞:质量在100到100万倍的太阳质量之间,恒星级黑洞:质量在3-100倍的太阳质量之间来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-407.html。这种黑洞通常是由大质量的恒星在演化周期的尽头发生引力坍塌后才形成。显然,通过恒星演化成为的黑洞并不足以达到黑洞质量的上限,这就需要我们从超大质量黑洞中去寻找了。而从目前观测到的数据来看有两位候选者。
第一是位TON 618:这是位于位于猎犬座的一颗类星体,它的绝对星等达到了-30.7等,相当于1.4?10^12的太阳亮度,是宇宙中最明亮的天体之一,根据计算可以得出,它中心的黑洞质量大约为660亿倍的太阳质量。
第二位是S5 0014+81:这是位于仙王座的一颗类星体,但是它距离地球实在是太遥远了:121亿光年,科学家估计它的质量在400亿倍的太阳质量左右,每年还会增加4000倍的太阳质量,但由于测量方法的不准确性,它的具体质量还有待进一步的观测。
总结在我们的宇宙中,没有观测到的就不一定代表不存在。
例如根据预测,宇宙中可能发生着相当多中子星合并的事件,当两颗中子星合并时,将会形成一个超新星,最后爆炸成为黑洞,所以理论上来讲,我们银河系还应该存在2倍太阳质量的黑洞,只是我们还没观测到。当然,还有微型黑洞的存在,所以说黑洞的质量没有最小,只有更小。
而最大的黑洞一般都存在自遥远星系中心的超大质量黑洞,最高可到达几百亿倍的太阳质量,但这并不是黑洞质量的上限,只要有足够的质量,黑洞的质量几乎是没有上限的。
黑洞能与中子星合并,那么将来地球会与黑洞合并吗?
激光干涉引力波观测台(LIGO)一直有消息传来。继其首次观测到黑洞合并,又接连迅速发现三个合并黑洞,并获得诺贝尔奖项后,LIGO发现的一对重力波 无疑又是一项重大发现。
观测台监测到两颗有重力波波形的中子星螺旋式结合到一起。仅仅两秒的弦式所谓的伽马射线被NASA轨道上的伽马射线空间望远镜,这个反应非常迅速的空间望远镜,所监测到。波形被发现12小时后,一支来自拉斯坎帕纳斯天文台的队伍发现了一颗崭新的散发着光芒的中子星——银河系NGC4993,它与监测到的所有数据都完美符合。
并且,与先前来自LIGO的那些信息——几天后被监测到的无线电和X射线辐射,都来自同一区域。这不仅是LIGO第一次监测到重力波形中子星的碰撞,也是电磁波观测式常规望远镜第一次伴随重力波形,全世界的观测站都发现了波长由极短的伽马射线到极长的无线电这件事。
因为我们现在对于重力波有误诊的信息,所以关于超自然中子星的新发现目前还在路上。由碰撞产生的光显示出对于元素周期表底部镧系元素光谱非常明显的指向。这种强度暗示着中子星的合并就是 像金和铂元素倾向的产生原因——这是长久以来的理论看法。
不仅如此,伽马射线爆炸式的形状也在不同寻常地减弱。伽马射线的爆发通常是如此强烈,研究者们戏剧性的假设这是两架喷气式飞机尾对尾剧烈碰撞的狭窄焦点。稍弱的伽马射线爆发就意味着有更宽大的飞机猛力撞击上另一架,周围环绕着目标中子星。
但是,这个理论是这些首次发现的一个理论归宿,但它不会是最后一个。(Researchers)研究者们在大量伽马射线事件发生以及重力电磁波检测器的灵敏度逐渐上升的情况下认为 形式十分乐观,我们在未来将会看到更多这类中子星结合的事情发生。 ?
宇宙中虽然星球无数,但是论起霸主的存在也就是黑洞了,拥有超级恐怖的吞噬力,无论是哪一个星球都很害怕靠近它,但是最近却发现黑洞能与中子星合并的事,这让很多科学家猜想或许将来地球会与黑洞合并,这其实也是有可能的。
首先我们来说一说这个黑洞的产生,其实就与中子星产生的过程非常地相似,也就是恒星在快爆炸的时候,内部会开始将能量急速地收缩起来慢慢地形成一个稳固的形态,这样当恒星爆炸的时候这个形态也不会消失,反而会拥有巨大的能量从而吞噬掉周围的物质,慢慢地就成为了黑洞;所以这里我们可以这门来猜想,这本来就是星球的本质状态,我们都知道星球啥的可不是一开始就有的,而是因为宇宙大爆炸后而有的物质经过长久的变化而得到的。
所以这些星球其实本质来说就是不存在的,属于宇宙中的尘埃物质,它们形成黑洞的过程其实就是返祖归宗的行为,回归到原本的状态,所以说黑洞能与中子星合并其实也就是回归到宇宙中它们一开始的状态而已;而我们接着还可以猜想,地球原本也应该只是宇宙中的尘埃而已,是不会具有什么土壤,空气,生命的,或许在未来的某一天,那时候的宇宙突然变化而回到原本的初始状态,那个时候地球也会回到本来的样子,就可以和黑洞合并了。
当然这一天肯定是非常远久的了,甚至人类可能那个时候早就不存在的,毕竟宇宙至今为止至少存在了几十亿年的时间,等到那个时候就是宇宙发生超级大灾难根本控制不住的时候才有可能,我们可以简单地理解为来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-910.html?宇宙末日?。
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