天文学家:可能每个星团的黑洞多达几十个,宇宙黑洞泛滥?



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人类的先知们很早之前就开始仰望“星空”了 , 我们现在所说的金星、木星、水星、火星、土星就是古代时的天文学家命名的 , 五行刚好对应每一颗星体的颜色 。 后来 , 人类制造出了简易的望远镜 , 麦哲伦在环球航海的途中用它观察到了银河系的两个伴星系 。 哈勃深空望远镜的出现 , 使得我们可以看到更远处宇宙的样子 , 也发现了星系中藏匿的巨兽——黑洞 。
爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论当中 , 有着许多的预言 , 非常著名的就是黑洞理论 , 在黑洞的巨大引力之下 , 连速度最快的光都无法逃匿 。 经过近一百年的研究观测 , 天文学家发现了许多黑洞的类型 , 除了独立存在的大质量黑洞之外 , 还有一些质量类似恒星但是密集分布的黑洞 。
日前 , 天文学家通过望远镜观察到一个星团 , 指出该星团的特征体现出在其内部可能有几十个黑洞 , 那么在这么多黑洞的吸食之下 , 这个星团未来会不会消失呢?是否宇宙中所有的星团中都有这么多黑洞?
黑洞黑洞这一概念最早源于爱因斯坦1916年提出的广义相对论 , 广义相对论指出宇宙中巨大的引力物质会导致时空弯曲 。 在时空弯曲的引力场方程的基础之上 , 德国天文学家史瓦西进行了更加精确的推导 。
这也就是我们经常说的“史瓦西黑洞” , 在这种以奇点为中心不带电不旋转的黑洞外面存在着视界 , 也可以称为史瓦西半径 。 根据公式r = 2MG/c^2计算可得 , 假如太阳在演化之后塌缩成一个黑洞 , 半径大约只有3km , 地球则更小 , 只有1cm左右 。 目前 , 除了史瓦西黑洞以外 , 还有克尔提出的旋转黑洞 , 这一黑洞不是静止的 , 而是处于运动和自旋当中的 。
黑洞本身和它的名字一样 , 是不发光的 , 但是黑洞之外的吸积盘会发光 , 我们能观测到黑洞正是基于这一点 。 吸积盘就是黑洞的巨大引力捕获了附近的物质 , 从而使得它们围绕黑洞旋转 , 这个过程中由于摩擦会产生热量 , 这种热能辐射能够被我们观测到 , 也就是黑洞图片中周围的那一圈白光 。

吸积盘大致分为三种类型 , 低辐射效率吸积盘、标准吸积盘、细盘 , 每种类型对应的黑洞类型和所处位置都有所不同 。
目前黑洞的类型有三种 , 第一种恒星级黑洞 , 也是比较容易形成和观察到的一种 。 这类黑洞是在恒星演化的晚期 , 恒星当中的物质被燃烧殆尽 , 膨胀到了一定程度之后发生“超新星爆炸” , 经过塌缩之后形成黑洞 。 如今所说的星团中泛滥的黑洞正是这类恒星级黑洞 。
第二种 , 超大质量黑洞 , 这类黑洞的质量可能是太阳系的几百万倍 , 比如说目前发现的Ton618黑洞 , 它的直径可以达到3907亿千米 , 所幸目前观测到的超质量黑洞距离我们都比较远 , 即使引力大对我们也不会有什么威胁 。
最后就是中等质量黑洞了 , 这一类黑洞可以说是观测者的研究盲区 , 因为迄今为止并未发现 , 天文学家推测在球状星团的中央会有此类黑洞的存在 。
除此之外 , 霍金的黑洞面积定理也是现阶段热议的话题 , 该定理在1971年提出 。 霍金认为黑洞的表面积永不减少 , 基于这一观点 , 几个或者多个黑洞可能会在碰撞或者相互吞噬当中形成更大的黑洞 , 但是不会分裂 , 只能变大 。 而这一类说法延伸出的热力学第二定律中的宇宙中的总熵 , 又为我们开启了黑洞穿梭时空的可能性 。

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