科学家在宇宙中发现的第一个黑洞是什么样的?

发布网友 发布时间：2022-04-23 22:04

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热心网友 时间：2023-09-16 13:15

可喜可贺，一种新的黑洞搜索方法应用于探索后，现在有了成果。天文学家发现了一个恒星质量的黑洞，其质量大约是太阳的70倍，但是根据目前的恒星演化模型，至少在银河系中，它的大小是不可能的。

对光子围绕黑洞旋转的艺术构想。（尼科尔R.富勒/美国国家科学基金会）

银河系最大质量恒星的化学成分表明，在恒星核心坍缩成黑洞之前，它们在生命的最后阶段通过爆炸和强大的恒星风失去了大部分质量。

质量范围内能够产生黑洞的巨大恒星有可能在所谓的双不稳定超新星中结束它们的生命，这种超新星将会彻底毁灭恒星核心。因此，天文学家们绞尽脑汁试图弄清楚这个黑洞——名为LB-1——是如何变得如此巨大的。

中国国家天文台的天文学家刘继峰说:“根据目前大多数恒星演化模型，如此大质量的黑洞根本不应该存在于我们的星系中。”

“LB-1的质量是我们想象中的两倍。现在理论家们将接受探究它是如何形成的挑战。”

探索黑洞的方式非常巧妙。

黑洞，如果它们不是活跃的增生物质，那么在光谱中几个波长发光的过程，实际上是看不见的。它们不会释放出任何我们能探测到的辐射——没有光，没有无线电波，没有x光，什么都没有。但这并不意味着我们并没有任何检测的方法。

图源：tech

早在1783年，英国自然科学家约翰·林可唯(第一个提出黑洞存在的人)就提出，如果黑洞被一些发出光的物体(如伴星)围绕着轨道运行，那么黑洞可能是可探测的，这些物体会绕着由此产生的双星系统的共同重心旋转。

这就是现在所知的径向速度法，这是我们寻找和确认难以观测的系外行星存在的主要方法之一，因为系外行星会对恒星产生微小的引力影响。它也被用来寻找其它不可见的物体——黑洞。

图源:workcn

刘和他的同事在中国使用大天空区域多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)搜寻这些不稳定的恒星，并找到了一颗主要序列的蓝色巨星。

但是，通过使用西班牙强大的大加那利望远镜和美国的凯克天文台的后续观测，科学家们有了惊人的发现。

LB-1的艺术构想（于景川2019年作于北京天文台）

这颗恒星大约有3500万年历史，其质量约为太阳的八倍，每79天围绕黑洞运行一次，研究人员称其运行轨道为“神奇的圆形”。

已经探测到了另一个质量范围相似的黑洞，其质量约为太阳质量的62倍——它是由一对双星中的两个黑洞碰撞产生的——这是人类首次直接探测到的引力波。它不是银河系中的黑洞，但它证明了如此大质量的黑洞可能形成的方式。

图源：sohu

但是新发现的LB-1仍然有它的双星伴星。一种情况可能是，LB-1是由两个黑洞碰撞形成的，后来捕获了这颗恒星——但是伴星的圆形轨道的存在又是一个疑问。一次捕获会产生一个高度偏心的椭圆轨道。时间可以使这个轨道变得平滑，但它需要的时间比这颗恒星的年龄还要长。

图源：workcn

然而，一种可能性是，它可能是后备超新星，垂死恒星喷射出的物质会立即落回到其中，导致黑洞的直接形成.这是在某些条件下的可能理论，但是目前还没有直接的证据。

研究人员在论文中指出，也许LB-1可能就是直接的证据。

“它是如何形成的”这个疑惑，使LB-1突然变成了银河系中最吸引目光的物体之一，接下来可能会有一连串的后续观测。

“这一发现使黑洞形成理论有望得到革新，”大卫·赖兹说，他是佛罗里达大学的激光干涉引力波天文台的领导人，他并没有参与这项研究。

“这一引人注目的结果，加上过去四年中美国激光干涉引力波天文台（LIGO）及欧洲室女座引力波天文台（Virgo）对双星黑洞碰撞的探测，确实表明我们对黑洞天体物理学的理解有所复兴。”

热心网友 时间：2023-09-16 13:15

科学家在宇宙中发现的第1个黑洞是一个漩涡形状，中间有一个深不见底的洞口。这个黑洞能够吸收作为一切物质，包括光线无法穿透。

热心网友 时间：2023-09-16 13:16

在宇宙中，黑洞一共分为三种： 恒星级黑洞、中等质量黑洞以及超大质量黑洞 。 顾名思义，恒星级黑洞是由大质量恒星坍缩形成的，其质量在太阳的3-100倍之间；超大质量黑洞被认为形成于宇宙早期，其质量通常在太阳的100万倍以上，最大甚至可能达到太阳的1000亿倍。而处于二者之间的，就是中等质量黑洞。 理论上说，的确如此，但科学家们此前从未在宇宙中观测到中等质量黑洞，这是非常诡异的一件事。黑洞在质量方面的分布就像是被拦腰截断了一样，少了关键的一环，这俨然成了困扰科学家的一大宇宙谜题。 直到2019年5月21日，情况发生了变化。在距离地球70亿光年的地方，人类的引力波探测器接收到了一次极为特殊的引力波，并将其命名为GW 190521。在对这个信号进行分析之后，科学家们兴奋了：这不仅是迄今为止人类探测到的最为剧烈的一次宇宙撞击，甚至形成了科学家们寻觅已久的中等质量黑洞。 研究表明， 这次撞击的主角是两个质量分别为太阳65倍和85倍的黑洞，它们撞击后形成了一个质量为太阳142倍的黑洞——这恰好是中等质量黑洞的范围 。当时，科学家们十分喜悦，庆祝着 历史 上第一个被发现的中等质量黑洞。 然而，就在大家庆祝的时候，有人提出了一个问题：如果它不是黑洞呢？ 这不是凭空问出来的问题，其中有一些比较可靠的依据。 一旦一个黑洞质量超过太阳的65倍，它就不可能直接从大质量恒星坍缩而来。根据现有的黑洞模型，科学家可以通过一个黑洞的质量推测形成它的恒星质量有多大。按照太阳质量的65倍来计算的话，这个恒星的质量将会非常惊人。这倒不是说它不可能存在，只不过如此巨大的恒死亡时会形成所谓的不稳定对超新星，爆发时会炸得一点都不剩，更不用说黑洞了。 因此，在这次引力波事件中，那个85倍太阳质量的黑洞就显得有些怪异了。当然，我们也有理由认为这个黑洞也是由两个黑洞并合之后形成的，但是西班牙的科学家们却认为，这里可能有另一个答案。他们认为，这里可能隐藏着一个此前仅仅存在于理论上的天体—— 玻色子星 。 玻色子星 根据自旋的不同，基本粒子可以分为费米子和玻色子，我们通常说的光子、聚集夸克的胶子以及所谓的上帝粒子都是玻色子。而组成常见物质的质子和中子其实都是由一种名为夸克的费米子构成，也就是说，我们能够看到的天体，都可以称为“费米子星”。 科学家认为，宇宙中可能也有由玻色子高度聚集形成的天体。这种天体有点类似于黑洞的奇点，并且也可以具有极其恐怖的质量，但是并不吸收光，而是像是透明一样允许光通过，因此在某种方面来讲也有点类似于黑洞。 西班牙瓦伦西亚大学的天体物理学家指出：“我们的结果表明，根据现有的数据，的确很难区分这两种情况，但是鲜有人知的玻色子星可能性更高。这太叫人兴奋了，至少到现在为止，我们的玻色子星模型仍然很不完善，有很多亟需发展的地方。在这种情况下，如果有更加完善的模型，将会给我们提供更有力的证据，并且让我们能够在玻色子星并合的假设下对此前的引力波观测结果进行审视。” 实际上，对于黑洞是不是玻色子星的质疑早就存在了。远了不说，去年9月的时候，我们就曾经发文介绍过荷兰拉德堡大学和德国歌德大学的天体物理学家Hector Olivares对M87黑洞的身份进行研究的事情。没办法，这两种天体实在太像了。 正因如此，西班牙加利西亚高能物理研究所的Juan Calderón Bustillo和他的团队才提出了这样的问题，希望能够认真地思考一下GW 190521事件中的两个主角到底是不是真正的黑洞，以免错过发现并研究玻色子星的机会。 研究团队指出： 他们的计算结果表明：如果这次引力波事件真的来自于两颗玻色子星，那么二者的质量和距离数据都要有所变动，但是不会再出现85倍太阳质量的黑洞问题了 。 Calderón Bustillo表示：“首先，我们先把黑洞相撞的想法放在一边，从解决‘不可能的黑洞’问题中抽出身来。其次，由于玻色子星的并合相对没那么剧烈，所以我们推断，它的距离比LIGO和Virgo估计的要近得多。这导致的另一个结果就是最终形成的黑洞质量也更大，大约是太阳的250倍，因此我们见证了中等质量黑洞诞生的事实仍然是成立的。” 根据他们的分析， 两颗玻色子星碰撞之后会形成一个更大的玻色子星。不过，这颗新的玻色子星非常不稳定，它的最终命运仍然是坍缩成为黑洞。 不过，毕竟这两颗天体已经消失了，而碰撞的直接产物不论是不是玻色子星，如今都已经变成了黑洞，因此对于科学家们来说，目前也很难验证该团队的理论是否正确。 即便如此，这次研究还是非常有意义的，因为它给我们提供了一种借鉴，科学家们未来可以在观测引力波的时候进行参考，从而验证这个理论的正确性。 同属于爱因斯坦广义相对论推导出来的天体，黑洞如今已经被广泛接受，而玻色子星仍然停留在理论层面。然而玻色子星并不仅仅意味着一种天体，甚至构成它的粒子有望被证明是暗物质的本质。因此，找到玻色子星对于科学家们来说意义非凡。 也许当玻色子星被发现的那一天，我们将会解开暗物质之谜吧，期待未来的引力波天文学或者更加先进的技术，能够发现这种传说中的天体。

热心网友 时间：2023-09-16 13:17

其实所有的黑洞都是一个样子的，只是有大小的区别。黑洞并不是说它本身是黑色的，而是所有物质经过它身边时，都会被吸进去，就连光都逃不掉。所以第一个黑洞也是这样。

热心网友 时间：2023-09-16 13:17

说到黑洞，都知道它是一种宇宙天体，因其质量庞大且体力极小，具有强大的引力，周边一切物质都讲被其吸收，就连光都不能逃脱。

这是现在对黑洞普遍的解释，但因为黑洞不能直接观测，因此也有人认为黑洞并不存在。这样想的*多很实在，毕竟要眼见为实嘛，不过黑洞本身会吸收光源，所以是不能直接观测的。

如果说看不见的东西就不存在，就有些武断了，生活中有很多东西都是看不见的，比如电流、手机信号、广播信号等，这些都是看不见的，你能说它们不存在吗？

其实早在54年前的1964年，美国在一次火箭弹道飞行时就意外发现了第一个黑洞——天鹅座X-1。

科学家发现位于银河系内天鹅座的双星系统里，有一个神秘的区域，没有任何光点，并且向外抛洒强烈X射线。其顶峰X射线通量为2.3×10−23Wm−2Hz−1，在地球上可以接受来自这块神秘区域内的强烈X射线。科学家经过科学的计算，发现这个看不见的天体质量竟有太阳的七至八倍，到半径只有26公里，可见其密度之大，要知道太阳的半径大约是695,500 公里。

天鹅座X-1的质量太大，不可能是白矮星，而根据奥本海默极限，天鹅座X-1也不可能是中子星。科学家排除了这种神秘天体是白矮星或中子星的可能，那么在人类现有的认知范围内，或许黑洞真的存在！，天鹅座X-1极有可能是人类发现的第一个黑洞！