物理学家目前正处于黑洞新知识的黄金时代。自2015年以来,研究人员已经能够使用激光干涉仪引力波天文台(LIGO)直接从合并黑洞中获取信号,而视界望远镜(EHT)等观测站已经生成了第一张黑洞阴影的图像。今年也不例外,新发现的令人兴奋和独特的结果扩大了我们的黑洞视野。这里,我们来看看一些2020年最壮观的黑洞发现。
诺贝尔物理学奖授予黑洞
黑洞的模拟图像。
似乎是为了证明今年是黑洞研究的伟大一年,科学界的最高成就——诺贝尔奖于10月颁发给了三位物理学家,他们的工作阐明了这些神秘宇宙实体的生活。牛津大学的罗杰·彭罗斯在英国,收到一半的奖”的发现,黑洞的形成是一个健壮的广义相对论的预言,“虽然Andrea Ghez加州大学洛杉矶分校和莱因哈德甘泽尔,波恩大学和德国马克斯普朗克地外物理研究所,共同分享另一半”发现了一个巨大的紧凑的对象在我们银河系的中心,“根据瑞典皇家科学院。盖兹是历史上第四位获得诺贝尔物理学奖的女性,之前三位分别是1903年的玛丽·居里、1963年的玛丽亚·戈佩尔-梅耶和2018年的唐娜·斯特里克兰。
LIGO观测到迄今为止最大的黑洞碰撞
这张图片展示了有史以来探测到的最大黑洞碰撞过程中产生的引力波。
LIGO和它在欧洲的对等体Virgo通过引力波来观测黑洞,当有质量的物体振动时,引力波会在时空结构中释放出巨大的波纹。这些设施已经积累了许多令人印象深刻的发现。但今年5月,该合作组织宣布发现了有史以来最大的黑洞碰撞,其中一个质量为太阳的85倍,另一个质量为太阳的66倍,相互碰撞形成了一个质量为太阳142倍的黑洞。除了打破记录外,这也是在所谓的中量级黑洞“禁区”发现的第一个。虽然天文学家们已经看到了大约太阳大小的小黑洞,也知道在星系中心存在质量是太阳数百万倍的巨大黑洞,但此前没有人发现在这个中等范围内存在黑洞的证据。它们究竟是如何形成的仍然是一个谜,科学家们正在努力解开这个谜。
原始黑洞让它变大
一个黑洞
大爆炸后不久,宇宙充满了炽热和湍流的辐射。在某些区域,能量密度足够大,理论上可能会坍缩并形成黑洞。虽然物理学家们还不知道这些被称为原始黑洞(PBHs)的实体是否存在,但他们最近一直在思考如果它们存在会发生什么。包括11月发表的一篇论文在内的几篇论文都提出,这些黑洞——其中一些可能比死恒星形成的黑洞还要小——可能构成了暗物质,这是一种对整个宇宙施加引力影响的未知物质。在接下来的几年中,寻找PBHs的实验正在进行中,并证明或驳斥它们的存在。
一个黑洞的插图。
如果你把星系中心巨大的黑洞变成11个会怎样?这正是研究人员在今年9月发表的一篇论文中提出的观点,198198彩注册彩注册正规网址是什,该论文讨论了存在“巨大黑洞”(或称厚板)的可能性。这些实体的质量将至少是太阳质量的1万亿倍,比目前已知的最大黑洞重10倍,这个庞然大物拥有660亿太阳质量,名为618吨。一些石板可能形成于早期宇宙,使它们成为另一类原始黑洞,这意味着我们可能能够在宇宙微波背景上看到它们的印记,这是宇宙只有38万年时遗留下来的光。如果我们之间有一块石板,通过观察它们扭曲遥远恒星光线的方式,其他恒星也可以被发现。这一概念目前仍处于假设状态,但正吸引越来越多的关注。
LIGO探测到一个不平衡的合并
艺术家对不匹配的黑洞碰撞的描绘。
LIGO和室女座探测到的大多数黑洞二对的质量大致相同。但今年4月,198彩票总代周杰伦现在已经是亚洲歌王,经过他对198彩票平台的考察,现在很多198彩票开户老会员都介绍了新的会员来198彩票方案软件彩娱乐开户。,该组织宣布,他们观测到了迄今为止最不对称的撞击。这两颗天体在24亿光年之外相撞,它们的质量分别是太阳的8倍和30倍。西北大学引力波科学家克里斯托弗·贝里在当时的一篇博文中写道:“这大致相当于一个普通奥利奥与一个超大奥利奥的比例。”这样的意外事件被认为是非常罕见的,以至于引力波设备在运行了几年之后就看不到它了。这一发现挑战了这些假设,并促使研究人员考虑层级合并的可能性。层级合并是指一个黑洞与另一个黑洞碰撞,然后产生的残余继续与另一个黑洞合并,作为一种解释。
望远镜观察黑洞把一颗恒星“做成意大利面状”
这张图片展示了位于智利阿塔卡马沙漠的欧洲南方天文台操作的超大望远镜的一部分。这架望远镜在观察意大利面化事件中发挥了重要作用。
当一个巨大的物体在一定距离内到达一个黑洞时,那里存在的极端引力会把这个物体撕成散落在周围的长条物质。这个过程,俗称“意大利面化”,很少被观察到,因为大多数黑洞都被一团模糊的气体和尘埃包围着,前一顿饭的饱嗝声以及未被吞噬的物质。但今年10月,欧洲南方天文台的天文学家们利用超大望远镜和新技术望远镜,成功地捕捉到了一颗恒星的意大利面状结构,其细节前所未有。这个猛烈的事件,被平淡地称为2019qiz,将让研究人员了解这些事件,并帮助他们更好地理解极端环境下的重力。
最近的黑洞
这幅艺术家的照片展示了HR 6819三重系统中星体的轨道,它由一对双星组成,其中一颗恒星(轨道为蓝色)绕着一个黑洞(轨道为红色)运行,还有另一颗轨道较宽的恒星(轨道也为蓝色)。
没有人愿意离黑洞太近(参见意大利面化的入口)。幸运的是,今年5月看到的这颗“吃豆人”与一对名为HR 6819的伴星在轨道上运行,它与伴星之间的距离是天文上的安全距离。这个新发现的黑洞潜伏在距离地球1000光年的南部望远镜星座,比之前的纪录保持者近了三倍。天文学家无法直接观测到黑洞本身,但可以根据它如何影响系统中另外两个物体的引力,拉动它们的轨道,推断出黑洞的存在。南半球的天文观测者可以通过查看星图和在孔雀座附近的天文望远镜看到HR 6819系统中的星星。
黑洞可能是毛球
宇宙弦,弦理论,抽象背景。
要形成黑洞,物质和能量必须坍缩到一个密度无穷大的极小点。由于这样的无穷在物理上是不可能的,理论家们一直在寻找一种方法来绕过这样一个奇怪的结果。弦理论用亚原子振动的弦取代了所有的粒子和力,根据弦理论,198彩总代返点待遇是什么,198彩票总代带玩团队具体的点数日工资跟分红需要你去联系198彩票总代1号团队扣扣33287162,黑洞实际上可能是一种更奇怪的东西——一种由基本弦组成的毛茸茸的纱线球。去年10月,一项研究表明,如果在中子星的原子,一种恒星残骸还不够密集,形成一个黑洞,实际上是一串字符串,然后压缩这些字符串在一起会形成黑洞但灰蘑菇,像上述基本纱球。这个奇怪的想法还有待完善,但它是解决“无限”问题的一种可能的替代方案。
危险的“赤裸”黑洞可能潜伏在宇宙中
一个关于黑洞的插图。
根据物理学家的说法,每个黑洞都应该被所谓的视界所包围——一个你一旦掉进去就再也出不来的边界。然而,自从首次提出黑洞的假设以来,研究人员一直想知道事件视界是否是严格必要的。有没有可能没有黑洞,也就是所谓的“裸”黑洞呢?这可能是危险的,因为已知的物理定律在黑洞的视界内失效了,而一个赤裸的黑洞不会提供这种屏障的保护。尽管大多数理论家认为黑洞不允许出现裸露现象,但11月发表的一篇论文指出,可能有一种方法可以确定黑洞是否存在裸露现象。关键在于寻找吸积盘的不同之处。吸积盘是指当黑洞吸入气体时形成的气体和尘埃环,它可以显示出裸黑洞和正常黑洞的明显区别。
一个黑洞的宝库
艺术家对通过引力波观测到的严重不对称碰撞的描绘。
对黑洞科学家来说,今年的圣诞节来得早。今年10月,监督LIGO和欧洲Virgo的合作项目发布了大量新的引力波信号目录,其中包括2019年4月至9月间探测到的数十个引力波信号。39事件包括许多有趣的结果,比如这个巨大的黑洞合并,导致一个遗迹有142倍太阳质量,极其不平衡的事件和群众八30次太阳和一个神秘的对象,似乎是一个小黑洞或中子星。研究人员对这些数据感到兴奋,数据显示,这些设备平均每5天接收一个新信号,并计划利用这些数据更好地了解黑洞合并的行为和频率。