神秘的黑洞之謎
黑洞是什麽?科學家們認為,黑洞是一個時空的黑暗區,一些質量非常大的星體經重力塌縮後,所剩餘的東西就成了黑洞。它的基本特征是存在著一個封閉的視界,這視界就是黑洞的邊界,所有外來的物質和輻射皆可以進入這視界以內,然而視界內任何物質都不能從裏麵跑出來。我們不妨用一句“有入無出”來形容它。
黑洞是如何產生的呢?
當一顆質量特別大的星體其核能耗盡(超新星爆發)後,殘骸質量比太陽質量高3倍的恒星核心會逐漸演化成黑洞(如果中子星有伴星,而中子星吸收足夠伴星的物質,也能演化成黑洞)。在黑洞裏麵,沒有任何向外力可以其維持與重力平衡,因此,核心會一直塌縮下去,形成黑洞。
一旦物質掉進了視界,縱使以光速計算,也不能再走出來。
愛因斯坦曾經以幾何角度把黑洞解釋為空間扭曲的洞,物質隨空間而行,如果空間本身就是洞,那麽是沒有物質可逃出的。
黑洞大致分為四種:
恒星演化出來的黑洞、原始黑洞、重量級黑洞以及正在研究中的中量級黑洞。
黑洞有沒有界限呢?
當一個黑洞形成後,所有物質都會向中心塌縮成一個極其細小的質點,叫做奇點,黑洞的表麵層則稱為“事件穹界”。
而這表麵層和中心奇點之間的距離就是史瓦半徑。任何物質要從黑洞的史瓦半徑跑到外麵去,那麽它的逃離速度必須要大於光速。
但根據狹義相對論,光速是速度的極限,所以,一切物質到了事件視界便會被扯向中心的奇點,永遠不能逃出來。
黑洞是看不見的嗎?
黑洞是個由於重力太強以致連速度最快的光也無法脫離的天體。同樣,黑洞周圍的時空也受到重力的影響而扭曲,產生了一個“事地平麵”,一切物質隻要被它吞噬就再也逃脫不出這範圍,它的半徑稱為“重力半徑”。由於連光也難以脫離,所以無法看到事象平麵之內側。
黑洞是如何發現的?
1990年4月27日,哈勃太空望遠鏡的啟用,為人類探索太空揭開了新的一頁,盡管在製造時出了一些錯誤,使影像大打折扣,可是仍對天文學有莫大的貢獻。
近來,人類對始終隻是存在於理論範疇內的黑洞,已透過哈勃太空望遠鏡,有了進一步的證據,在位於仙女座大星係M3l附近的M32發現了一個質量大於太陽三百萬倍的黑洞。M32是在我們的銀河係附近,距離地球2、3百萬光年的星係。它是人類目前所知密度最高的星係,其直徑隻在一千光年的範圍內(我們的銀行河係直徑約十萬光年),包含了四百萬顆星,中心和密度是我們的銀河係100個一百萬倍左右。假設你生活於M32中心的行星上:你可以見到一個密布星光的夜光,其光度甚至比一百倍的滿月還要亮。科學家是根據星星在該星係的活動,及其中心密度而推測的。此星係內的星星移動速度較其他普通星係每秒快了100公裏。
由於黑洞不能發出光線,體積又極其細小,所以是不可能用天文望遠鏡探測得到的。但根據理論,倘若一對雙星中的伴星是黑洞,那麽主星的物質會被吸引向黑洞而形成一個吸積環。因為吸積環的物質互相摩刷而引起高溫,因而輻射×光線。於是,黑洞搜索者就將重點集中在×射線密集的雙星上。
1962年,根據人們探測所得,位於天鵝座鵝頸內有一股X射線,並將該射線源命名為cygnus X-1,這非常有可能是一黑洞。天鵝座X-l是一個X射線源,它的一顆子星是超藍巨星,那可能就是黑洞。