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物理天体再获诺贝尔奖,黑洞理论成大热门,它究竟有多神秘?

物理天体再获诺贝尔奖,黑洞理论成大热门,它究竟有多神秘?
2020年10月12日 08:38 新浪网 作者 科普奇物使者

  在近日颁发的诺贝尔物理学奖中,三位在黑洞研究领域做出巨大贡献的科学家,一起获得了这项殊荣,在感谢他们的科学贡献之时,一个新的问题也随之而来:黑洞究竟有多神秘?今天,我们就跟大家一起详细来聊一聊。

  

  什么是黑洞?

  黑洞真正意义上的被普通人所熟知,还是去年4月份发布了人类历史上拍到的第一张黑洞照片,不过,有关黑洞理论的研究,早在100年前就开始了。

  1916年,爱因斯坦的广义相对论中提到了有关黑洞的概念,当然,当时“黑洞”这个词还没有出现,在爱因斯坦的描述中,他只是说宇宙中存在着一种神秘的天体,引力和密度都极大,就连光都无法从它的事件视界中逃脱。

  后来,很多科学家都加入到对“黑洞”的研究之中,上世纪60年代,美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒,正式将这种神秘的天体命名为——黑洞。

  

  想要搞清楚黑洞究竟是什么,以及它的形成原理、演化过程等,其实都非常的困难,可以说一直到今天,人类对于黑洞仍然一知半解,因为黑洞无法直接观测,它只有在进行活动的时候,通过观测它释放出的射线来判断它的存在。

  这也是为何在黑洞理论被提出了100年之后,人类才第一次拍摄到它的原因之一。近年来,人类在黑洞领域的研究发展迅速,越来越多的黑洞被发现,科学家们也发现,黑洞存在着许多种类型,这次获得诺贝尔物理学奖的科学家们,就是研究超大质量黑洞的。

  

  他们发现了什么?

  当我们在夜晚寻找银河的时候,在过去,人们会对银河系中心的巨大亮斑感到疑惑,它究竟是什么呢?这个问题,在过去一直困扰着无数的科学家。

  一开始,有观点认为,银河系的中心是一颗巨大的恒星,不过,考虑到银河系的大小和这颗巨大的恒星竟然可以控制着银河系中的一切,这个观点显然用恒星的理论去解释,是根本站不住脚的。

  来自英国、德国和美国的科学家们,通过大量的数据分析,最终判断出,银河系中心控制着一切的神秘光斑,实际上是一个超大质量黑洞。

  

  什么是超大质量黑洞呢?上文中我们提到过,科学家们在宇宙中发现了多种类型的黑洞,超大质量黑洞就是其中之一,它的质量最小也是太阳质量的100万倍,而通过模拟数据演算给出的结论,最大质量则可以达到太阳质量的100亿倍。

  显然,这是非常惊人的,毕竟另一种黑洞——恒星级黑洞(大质量恒星坍缩形成的黑洞),它的质量最多也仅为太阳质量的100倍,对比显而易见。

  在发现银河系中心黑洞的奥秘后,通过观测研究,科学家们发现,超大质量黑洞存在于宇宙中所有大星系的中心地带,而且一些大星系的中心还有着多颗超大质量黑洞。

  

  超大质量黑洞的形成之谜

  显然,这个发现让我们对于黑洞有了更直观的认知,我们通过这项研究可以得知,超大质量黑洞可以统治整个星系中的所有天体,那么,它究竟是如何形成的呢?

  与原初黑洞(宇宙大爆炸后残余物质形成的黑洞)和恒星级黑洞不同,超大质量黑洞的形成一直都让人费解,毕竟,如此大的黑洞绝对不是一颗恒星坍缩就可以形成的。

  现代研究认为,宇宙中存在着一种质量至少是数十万以上的相对论星体,这个星体当进入到演化尾声的时候,就会变得不稳定,直接会坍缩变成超大质量黑洞。

  由于这种神秘的星体无需经历超新星爆发阶段,所以,基本上想要在宇宙中通过直接观测发现它的存在和演化,是非常困难的。

  

  在今年9月份的时候,有科学家提出,通过观测,在宇宙深处捕捉到了一个超强引力波,这个引力波是由2颗恒星级黑洞碰撞形成的,当它们合二为一的时候,一个质量大约是太阳142倍的全新中等质量黑洞就出现了。

  这个发现也为研究超大质量黑洞的形成,提供了新的思路,有观点认为,或许超大质量黑洞也是由多个黑洞不断合并而形成的,未来只需要更多的观测数据和时间,或许就可以揭晓答案。或许未来彻底搞清楚超大质量黑洞形成理论的科学家,也可以因此而荣获诺贝尔物理学奖,你认为呢?

  资料来源

  《中科院》10月9日文章《诺贝尔物理学奖再次授予物理天体,黑洞到底有多神秘?》

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