黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


文章图片


黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


文章图片


黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


文章图片


黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


文章图片


黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


文章图片


黑洞是个吃人不吐骨头的“恶魔”?其实正是它创造了银河系


文章图片


一说到黑洞 , 各位首先想到的是什么?只能进不能出?吃人不吐骨头?出于博眼球的原因 , 有些文章把黑洞描写的极为可怕 , 再加上人们对未知的恐惧 , 黑洞被塑造成一个彻头彻尾的“恶魔” 。 然而事实果真如此吗?

黑洞的动画模拟
黑洞的前世今生要正名 , 首先得知道黑洞是怎么来的 , 这个问题在网上已经有足够多的资料 , 人马君就不详细赘述了 , 只简单梳理了一下黑洞的“黑历史”:
  • 暗星时代:1783年和1796年 , 约翰·米歇尔和拉普拉斯根据经典力学 , 分别预言了可能存在“暗星” , 即引力强到连光都无法逃脱的星体 , 这时的光还被认为是纯粹的粒子;
  • 理论基础:1915年底 , “科学教父”爱因斯坦提出了著名的广义相对论 , 指出引力造成了空间的弯曲 , 并给出了广义相对论引力场方程;
  • 方程的“精确解”:令爱因斯坦没想到的是 , 他的方程仅几个月后就被趴在一战战壕中的史瓦西解出 , 预言出了真正能够束缚住光的“暗星” , 他得到的方程精确解实际是指无自转的黑洞;1963年 , 克尔得到了有自转黑洞的精确解;
  • 原子弹之父的“副业”:奥本海默和他的学生计算出了黑洞的质量下限——3.2个太阳质量;
  • “黑洞”定名:1968年 , 约翰·惠勒将“暗星”定名为黑洞并推广;
  • 黑洞蒸发:1974年 , 霍金提出”霍金辐射“理论 , 发现黑洞也会蒸发 , 不是只进不出;
  • 终见真容:2019年4月10日 , 事件视界望远镜的第一张黑洞照片问世 , 世人终于见到黑洞的真面目 。

黑洞的动画模拟
黑洞的类型和特点宇宙中的黑洞相当的多 , 并且有着很大的区别 , 如果按个头或者说质量大小 , 可分为以下几种:
  • 超大质量黑洞:超过10万个太阳质量 , 位于星系或类星体的中心 , 很可能是宇宙大爆炸之后 , 在物质密度比较高的区域直接形成;
  • 中等质量黑洞:100至10万个太阳质量 , 发现的很少 , 可能是由恒星级黑洞成长而成 , 也可能像超大质量黑洞那样直接形成;
  • 恒星级黑洞:100倍太阳质量以下的黑洞 , 由大质量恒星在引力坍缩后形成 , 这样的黑洞数量最多;
  • 微小黑洞:质量与地球相当甚至更小的黑洞 , 仅可能在大爆炸初期直接形成 , 但由于霍金辐射 , 会比较快的蒸发掉 。

黑洞导致光线弯曲
实际上 , 黑洞除了质量大小外 , 还有两个特性:角动量和电荷 。 根据自转与否和带不带电 , 还可以分成四类:不自转不带电(史瓦西黑洞) , 带电不自转(R-N黑洞) , 自转不带电(克尔黑洞) , 既自转又带电(克尔-纽曼黑洞) 。
黑洞造就了星系和恒星也许你会认为黑洞是恒星和生命的毁灭者 , 因为有大量观测表明黑洞正在撕裂邻近恒星 , 吞噬周围的气体 , 仿佛长着一张血盆大口一样 。 殊不知 , 在宇宙演化的早期形成的超大质量黑洞 , 却扮演着星系缔造者的角色 。

仙女座星系M31
天文学家发现 , 在每一个较大星系的中心 , 几乎都有一个超大质量黑洞 。 仙女座星系如此 , 我们所在的银河系也不例外 , 这显然不是巧合 。 银河系中心的黑洞被命名为人马座A*(嘿嘿 , 知道人马君这个ID是怎么来的了吧) , 质量大约是太阳的430万倍 , 虽然在地球上看不见 , 但我们可以通过周围天体的运动来感受到它的威力 。

银河系中心附近天体的运动轨迹
实际上 , 这些超大质量黑洞正是星系形成的关键!长期以来 , 对于超大质量黑洞和星系是如何形成的 , 一直存在争议 , 主要有两种说法:

推荐阅读