引力檢測到一個迷你黑洞

black holes

-2019年11月5日的新聞-

近年來,黑洞的研究取得了重大進展。引力波的首次發現使得知道它們如何合併成為可能,這是它們存在的另一個證明。 2019年4月,事件地平線望遠鏡揭示了黑洞事件地平線的第一張圖像。雖然100年前我們開始考慮它們的理論存在,但現在我們可以確定黑洞的物理存在。

但是,相信我們現在已經了解了這些宇宙怪物的一切,那就錯了。我們將永遠不會看到黑洞事件視線背後發生了什麼,我們仍然不確定它們的大小或工作方式。

到目前為止檢測到的最小黑洞

一組美國研究人員發現了迄今為止發現的最小的黑洞,該黑洞的質量約為3.3太陽質量。黑洞通常是由吸積盤發出的強大X射線,γ射線或無線電射線發現的。但是,小的黑洞可能吸收較少的物質,因此由於其低輻射而保持不可見。

這個迷你黑洞的檢測方法有所不同。發現它是因為它是二進制系統的一部分。它對恆星的引力影響使它得以探測到。研究人員發現,這顆恆星的徑向速度有顯著變化,這表明該恆星正在與另一個天體起舞引力華爾茲。

從系外行星獵人那裡借來的一種檢測方法

通常,此方法用於探測系外行星,但是在這裡引起這種引力影響的物體太大,無法成為行星。但是,它在光譜的所有部分都是完全不可見的,這意味著它也不是恆星。這使我們可以推斷出存在質量低的黑洞。

此發現很重要,因為它告訴我們當前的檢測方法可能無法檢測到許多黑洞。與周圍物質相互作用太弱的所有黑洞都無法通過該物質的輻射檢測到。在這種情況下,僅專注於黑洞引力影響的新檢測方法可以幫助更好地識別它們。

是否存在更小的黑洞?

尋找小黑洞也是更好地了解大型恆星和超新星的方法,它們會產生黑洞或坍塌為中子星。通常,恆星黑洞的質量大於太陽質量的5倍。中子星很少有超過2.9太陽質量。在這兩個質量之間,邊界一直很模糊,直到發現了這個3.3太陽質量的迷你黑洞。我們尚不知道是否會發現更小的黑洞。









太陽系中有一個小黑洞?

-2019年10月1日的新聞-

五年來,一些天文學家推測太陽系中有第九顆行星。他們支持觀察某些海王星物體軌蹟的預測。這些小行星在很遠的距離繞太陽公轉,比海王星甚至冥王星還要遠。它們的軌道是高度橢圓形的,就好像它們被一個巨大的物體所干擾一樣。但是他們離海王星太遠了,以至於這個星球不負責任。

這一發現促使一組研究人員考慮了另一個軌道破壞者,這是一個未知的行星,它與太陽的距離很遠,並且質量比地球大10倍。自從2014年發布這一假設以來,已經發現了新的超海王星極端天體。它們都具有橢圓軌道,但我們仍未發現行星9。該物體可能太難觀察,因為它很遠很暗,或者可能不存在。

我們確實可以想像出其他機制來解釋極端海王星的軌道。上週,兩名英美研究人員針對此問題提出了另一種解決方案。破壞海底世界的極端分子可能是一個黑洞。該假設之所以大膽,是因為它依賴一種從未被發現的黑洞。的確,要堅持觀察到的海王星軌道,這個黑洞的質量應該是地球質量的五到十倍,這對於黑洞來說太小了。在大質量恆星核心坍縮之後,就不會形成這個黑洞。剩下的唯一可能性是,它將是原始的黑洞。

這種存在是完全假設的物體將在宇宙的最開始就形成。物質是如此之密,以至於它可能會在局部塌陷而形成第一個黑洞,根據它的不穩定,它可能是大的還是小的。原始的黑洞是解釋暗物質的候選者之一。它們的確可能非常多,但如果它們很小,則很難檢測。如果存在,繞太陽公轉的黑洞將是例如一個大的乒乓球的大小。

然而,原始黑洞的假設解決了第九個行星的假設提出的一些問題。如果我們承認第九顆行星比太陽海王星的進化距離太陽快20倍,那麼我們必須解釋為什麼它存在。離恆星較遠的區域不利於行星的形成。它可能是太陽系歷史上捕獲的流浪行星。但是原始的黑洞也同樣適用。

新的假設變得有趣的地方在於它提出了新的研究策略。我們不會以相同的方式檢測到行星或黑洞。原始的黑洞確實可以通過FERMI或Chandra空間天文台發出可檢測到的輻射。當然,它也可能是一種新的嵌合體。我們的行星系統可能既沒有第九顆行星,也沒有原始的黑洞。但是,有必要對極端海王星的軌道找到令人信服的解釋。

銀河系NGC 3147中心的黑洞無視天文學家創造的模型

– 2019年7月16日的新聞 –

2019年4月,揭開了黑洞事件視界的第一張圖像。在此圖像上,我們可以看到圍繞中央陰影區域的閃亮圓盤。我們希望能夠區分這個吸積盤及其邊界的更多細節,但是這個第一張圖像至少可以讓我們確認廣義相對論似乎能很好地描述這些天體。我們幾乎可以相信我們正在慢慢開始了解黑洞,但宇宙總是充滿驚喜。

由於哈勃太空望遠鏡,一支天文學家團隊剛剛觀察到距離家居約1.3億光年的星系NGC 3147的中心。圍繞著它的中心黑洞,他們在快速旋轉時檢測到一個非常薄的圓盤,幾乎是光速的10%。問題是如果我們相信我們的模型,這個磁盤就不應該存在。

NGC 3147不是一個非常活躍的星系,所以它的中心黑洞沒有多少可吞嚥的。通常情況下,在這種情況下,我們會期望吸積盤呈現出浮腫的外觀,就像黑洞周圍的大圓環一樣。這正是天文學家希望通過引導這一觀察來證實的模型。相反,他們發現了一個看起來非常薄的吸積盤,我們習慣在星系中看到的場景至少要亮一千倍。

顯然,有必要修改我們設想瀰漫星系中超大質量黑洞吸積盤的方式。同時,NGC 3147的黑洞提供了一個測試狹義相對論和廣義相對論的絕佳機會。吸積盤似乎錨定在黑洞的引力井中,光線正在努力逃脫。利用哈勃望遠鏡上的光譜儀,天文學家能夠分析這種光。在吸積盤的一部分看起來比在另一部分中更亮。

這不是由於物質的不均勻分佈,而是由狹義相對論預測的效果。光源正在快速移動。因此,觀察到的光子通過多普勒效應轉換為紅色或藍色,這取決於它們的光源是朝向還是遠離我們移動,給我們的印像是黑洞的吸積盤的一部分比另一個更亮。事件地平線望遠鏡產生的黑洞圖像也是如此。

從吸積盤到我們的所有光也強烈地轉移到紅色。它表明了它與黑洞的緊密接近以及它在逃避吸引力方面遇到的困難。如果不能完全理解漫射星系的吸積盤,我們至少可以確認相對論是研究這個問題的正確工具。天文學家團隊現在希望看到其他非常緊湊的吸積盤圍繞著不是非常活躍的星系的超大質量黑洞,這樣他們就可以更新他們的模型。

黑洞的第一張照片將於明天公佈

– 2019年4月9日的新聞 –

明天,Event Horizon Telescope項目將最終揭示射手座A*的圖像,或者位於銀河系中心的超大質量黑洞的圖像。

我們可能已經看到了黑洞或中子星的誕生!

– 2019年1月15日的新聞 –

2018年6月,來自世界各地的天文學家在赫拉克勒斯星座發生了大約2億光年遠的巨大爆炸。幾個星期後,這個物體失去了很多光度。因為,假設積累以試圖解釋這個宇宙事件的確切性質。它是一顆特別強大的超新星,一顆白矮星被黑洞,磁星或伽馬射線爆裂而殘酷地脫臼了嗎?

該對像已被命名為AT2018COW。它看起來比普通的超新星更亮,最重要的是它在創紀錄的時間內點亮並平靜下來。只需要幾天的時間就可以達到亮度的最高點,另外16天就會失去很大的亮度。

與凱克天文台合作的國際團隊感謝此事件的來源。他們將來自幾個天文台的X射線,可見光,紅外線和無線電觀測結合起來。他們意識到這場災難性的事件將物質推向光速的近10%,並發現了這次爆炸的核心隱藏的東西。他們幾乎可以肯定,2018年夏天發生的爆炸是黑洞或中子星的形成。

這是第一次真實地遵循這樣的事件。當一顆巨星死亡時,會形成黑洞和中子星。當熱核燃料耗盡時,這些恆星的心臟在其自身的引力作用下瞬間坍塌。恆星的外層被吹成巨大的爆炸,中心只有一個密度非常高的物體,中子星或最極端的黑洞。

我們還不知道這兩個物體中的哪一個出生在AT2018COW的核心,但它是潛入伴隨其誕生的複雜物理學的理想機會。當你觀察一顆中子星時,如果你幸運的話,它通常已經有幾百年了。

AT2018COW的觀察結果得到了一些促進。首先,與典型的大質量恆星死亡相比,爆炸所消耗的物質要少得多。天文學家在望遠鏡前的碎片減少十倍,可以直接觀察到中心物體的輻射。另一方面,2億光年是宇宙尺度上的一小段距離。因此可以發現其他類似的物體。

對AT2018COW的觀察是速度在天文學中日益增長的重要性的一個突出例子。宇宙中許多最有趣的事件都是短暫的。為了能夠在最佳條件下觀察它們,必須在這些事件完成之前迅速動員觀測台。例如,重要的是能夠快速識別具有引力波檢測的光信號。這是世界各地觀測站的一個新的進展領域,它不涉及更好的工具,而是更好的組織和協作。這是能夠潛入宇宙中最暴力事件的核心的必要條件。

星星和星系之后,黑洞将消失

– 2018年11月4日消息 –

斯蒂芬霍金预测黑洞会蒸发并消失。在事件视界的边缘,辐射应该形成霍金辐射。这种辐射可以蚕食黑洞的质量,直到它完全蒸发。然而,它是一种极其微弱的辐射。因此,对于大多数黑洞,蒸发过程将非常长。实际上,当宇宙本身变得非常寒冷时,它就会开始。然后黑洞可以发射比它们吸收更多的辐射并开始减少质量。

对于太阳质量的黑洞,总蒸发需要大约1064年。宇宙中最大质量的黑洞可能需要多达10106年才能蒸发。这些是如此巨大的数字,几乎无法想象。如果斯蒂芬霍金是对的,那么在所有恒星和所有星系消失之后很久,宇宙就会被黑洞慢慢蒸发所支配。它们最终也会消失,留下一些由一些粒子传播的大空洞。

图片来自ESO

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