黑洞在死亡恒星的“超級閃射”中誕生

鄧如山 2023-04-04 23:10:33

當一個大質量恒星耗盡了自身的燃料時,從其內部熱核反應産生的氣體壓力消失了,恒星在自身強大引力的作用下隨即向內坍塌,恒星在坍塌的最終環節形成了黑洞。在宇宙最密實物體的黑洞中,甚至速度最大的光子也不能逃逸黑洞引力的吸附。加州理工學院的天體物理學家經過分析後發現,死亡恒星在黑洞形成的瞬間産生了極爲明亮的閃耀,天文學家有機會見證黑洞誕生的過程。

天文學家將黑洞發出的強烈而短暫的閃光理解爲“回光返照”,好似心理學家對死亡心理學的認識,人們在死亡前看見了一道美妙的光芒,生命盡頭的閃光和死亡恒星的閃射有某種自然現象的相似之處。加州理工學院的博士後托尼·皮羅在《天體物理學雜志通訊》發表了文章,詳細描述了黑洞在形成之前發出的閃射信號,大質量的死亡恒星在形成黑洞之前發出了伽瑪射線暴,這是宇宙中最有威力的爆發現象之一。

伽瑪射線暴的發生十分罕見,有獨特的發生條件,大多數的普通黑洞沒有産生伽瑪射線暴,沒有伽瑪射線暴或極強的閃射,垂死掙紮的大質量恒星也會轉變爲黑洞,此刻的恒星似乎消失在太空,偌大天體經過爆發後變得無影無蹤。死亡恒星似乎突然陷入音訊全無地的境地,皮羅對此持有懷疑的態度,黑洞誕生的理論假說不夠完善,科學假說通常有兩面性,一方面是人類想象比自然現象顯得更加豐富,人們在經驗基礎上構建了概念和定義,然後進行歸納和演繹的推理;一方面是人類想象比自然現象顯得更加貧乏。

依據目前天體物理學的闡述,大質量恒星最終走向死亡,其核心區在自身引力的作用下發生塌陷,質子和電子在強烈的擠壓下結合成中子,核心區由此變成一個極度致密的球體,它是一顆事實上的中子星,它的密度極大,相當于太陽質量的一顆恒星被擠壓爲一個半徑大約10公裏或6英裏的球體,在幾秒的時間內,中子星球體被進一步塌縮爲一個黑洞。在死亡恒星塌縮爲中子星的過程中産生了中微子,它幾乎能穿越所有物質的阻隔,以光速運動沖出了核心區的束縛,中微子攜帶了大量能量,核心區能量或質量的損失是恒星質量的十分之一,質能方程式中的能量和質量被看成是物質存在的兩種形態。

1980年,德米特裏·納徳辛發表了一篇鮮爲人知的論文,俄羅斯的阿克哈羅夫研究所的理論和實驗物理學家納徳辛指出,垂死掙紮的老年恒星快速地失去質量,恒星的引力強度陡然下降,在死亡恒星的核心區産生的中子星被外層的氫氣包裹,當恒星的引力下降時,氫氣等氣體物質向外猛沖,産生劇烈振動的激波,在穿越核心區的外層時,激波的沖擊速度達到了大約每秒1000公裏或每小時200多萬英裏。

加州大學聖克魯茲分校的兩位天文學家伊麗莎白·羅夫格羅斯和斯坦·伍斯開發了一套計算機模擬技術,當激波沖擊死亡恒星外層的氣態物質時,對恒星外層的氣體物質産生了加熱效應,氣體物質在高溫條件下發出了閃耀,可持續一年左右的時間,潛在的閃射信號預示了一個黑洞誕生的前景,閃射亮度大約是太陽的100萬倍,相對說來,閃射的亮度十分昏暗,即使閃光出現在靠近銀河系的位置,天文學家觀測到的難度很大。

加州理工的皮羅找到了更有研究價值的閃射信號,他在最近的研究成果中細節性地審視了激波沖擊恒星表面氣體層的情形,激波的增強效應增大了閃射的光度,比由格羅夫羅夫和伍斯利在1980年的論文中預測的亮度高出了10到100倍,激波觸發的閃射更爲強烈,天文學家獲得了實際觀測的機會。比較超新星暴的閃亮,在黑洞誕生時刻産生的強烈閃射顯得十分昏暗。黑洞誕生時的閃射達不到超新星暴的亮度,但閃射的亮度足以觀測。

天文學家觀測到了鄰近星系發出的閃射,在閃射衰退之前有3到10天的持續期,十分明亮的光線出現在可見光波段,最亮的光線出現在紫外線波段。天文學家預計,平均每年大約可以看到一次與黑洞誕生有關的閃射事件。加州理工學院的帕洛瑪瞬變天象探測工廠(PTF)用于捕獲超新星暴的信號,PTF也適合于觀測閃射光源,中級版的帕洛瑪瞬變天象探測工廠(IPTF)改進了初級版的探測器,它將很快地投入運行。

目前沒有觀測到與黑洞形成有關的閃射事件,有些研究人員懷疑閃射的發生,出現了等候的焦慮情緒,然而,閃射事件的理論基礎十分牢固,天文學家設計了儀器,調整了觀測方法,在不久的未來將會見證一個黑洞的誕生。2015年,PTF或茲維基瞬變現象觀測工場(ZTF)發射升空,有更高靈敏性的PTF將發現閃射的機會提高了好幾倍。除了加州理工學院研制的瞬變光線探測器,科學家在未來的10年將會研制和使用大型的綜合巡天望遠鏡(LSST),用于大規模地觀測整個天域。LSST會定期地觀測閃射事件,觀測不到的可能性有兩種,一是與黑洞形成有關的閃射理論模型存在偏差,二是黑洞形成的數量比科學家的預期更爲稀少。

(編譯:2021-5-5)

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评论列表
  • 2023-04-07 18:07

    這不是誕生,是展現,黑洞早就在裏面,比包圍他的物質還要早。沒有他,物質永遠也不會聚在一起。

    鄧如山 回覆:
    有道理!
  • 2023-05-02 15:58

    中國古代太極圖早已明確圖示,黑洞與白洞(即太陽,恒星)是兩個黑白魚眼對立統一自然分布在陰陽兩區(即兩個黑白魚形)中。傳承發揚太極說(圖)創新發展到雙太說(圖),揭示黑洞與太陽(即白洞,恒星)對立統一自然分布在陰陽兩區的內外兩極。詳見《守正創新國學現代化》一文。龔木益

    用戶18xxx38 回覆: 鄧如山
    傳承發揚中華太極說(圖)創新發展到國學雙太說(圖),創新揭示本雙太系(即人類所在的太陽太陰系)由內部的陽區及包裹在陽區外的陰區世同構成,而不是西方天文學所說的由太陽系,外太陽系,它違背了陰陽兩區對立統一自然客觀事實與規律。詳見《守正創新國學現代化》一文。龔木益
    鄧如山 回覆:
    有道理,太極圖是中古代的宇宙學
    鄧如山 回覆: 用戶18xxx38
    陰陽理論遵循了太極圖,正確的思路

鄧如山

簡介:提升公民科學素質,弘揚科學文化,傳播科普知識