科学简介 2

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    国家天文台提供的星云图[11]

    上首次成功测量到x射线极亮天体的黑洞质量，在该领域获得重大突破，将增进人们对黑洞及其周围极端物理过程的认识。该研究成果2013年11月28日发表在国际权威杂志《自然》上。20世纪90年代以来，天文学家陆续在遥远星系中发现了一批x射线光度极高的天体，它们可能是人们一直寻找的中等质量黑洞，也可能是具有特殊辐射机制的几个或几十个太阳质量的恒星级黑洞。国际天文和天体物理界对此一直难以定论。由于这类天体距离我们十分遥远，通常为几千万光年，同时x射线照射黑洞吸积盘而产生的光污染也非常强，因此测量极其困难。

    刘继峰团队选取有特色的天体目标，成功申请到位于美国夏威夷的8米大型双子望远镜以及10米凯克望远镜各20小时的观测时间，在3个月的时间跨度上对漩涡星系中x射线极亮源m101ulx－1进行了研究，并确认其中心天体为一个质量与恒星可比拟的黑洞。这个黑洞加伴星形成的黑洞双星系统位于2200万光年之外，是人类迄今发现的距离地球最遥远的黑洞双星。[11]

    不存在

    黑洞这一定义在经过漫长的时间推测后，已经慢慢被人们所接受。然而在2014年1月24日，英国著名科学家斯蒂芬·霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界。他在日前发表的一篇论文中承认，黑洞其实是不存在的，不过“灰洞”的确存在。

    在其这篇名为《astingforblackholes》的论文中，霍金指出，由于找不到黑洞的边界，因此黑洞是不存在的。黑洞的边界又称“视界”。经典黑洞理论认为，黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部，而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界。

    霍金的最新“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。他在论文中承认，自己最初有关视界的认识是有缺陷的，光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时，它的运动就像人在跑步机上奔跑一样，慢慢地通过向外辐射而收缩。

    黑洞炸弹

    2001年1月，英国圣安德鲁大学著名理论物理科学家乌尔夫·利昂哈特宣布他和其他英国科研人员将在实验室中制造出一个黑洞，当时没有人对此感到惊讶。然而俄《真理报》日前披露俄罗斯科学家的预言：黑洞不仅可以在实验室中制造出来，而且50年后，具有巨大能量的“黑洞炸弹”将使如今人类谈虎色变的“原子弹”也相形见绌。

    人造黑洞的设想由威廉·昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过音速，那么事实上就已经在该流体中建立了一个人造黑洞现象。但利昂哈特博士打算制造的人造黑洞由于缺乏足够的引力，除了光线外，无法像真正的黑洞那样“吞下周围的所有东西”。

    俄罗斯科学家亚力克山大·特罗菲蒙科认为，能吞噬万物的真正宇宙黑洞也完全可以通过实验室“制造出来”：一个原子核大小的黑洞，它的能量将超过一家核工厂。如果人类有一天真的制造出黑洞炸弹，那么一颗黑洞炸弹爆炸后产生的能量，将相当于数颗原子弹同时爆炸，它至少可以造成10亿人死亡。”

    捕捉星云

    2011年12月，一个国际研究小组利用欧洲南方天文台的“甚大望远镜”，

    星云正接近银河中央黑洞

    发现一个星云正在靠近位于银河系中央的黑洞并将被其吞噬。

    这是天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。观测显示，这个星云的质量约是地球的3倍，它的位置来逐渐靠近“人马座a星”黑洞。这个黑洞的质量约是太阳的400万倍，是距离我们最近的大型黑洞。研究人员分析认为，到2013年，这个星云将离黑洞非常近，有可能被黑洞逐渐吞噬。[12]

    另外，黑洞并不是实实在在的星球，而是一个几乎空空如也的天区。黑洞又是宇宙中物质密度最高的地方，地球如果变成黑洞，只有一颗黄豆那么大。原来，黑洞中的物质不是平均分布在这个天区的，而是集中在天区的中心。这个中心具有极强的引力，任何物体只能在这个中心外围游弋。一旦不慎越过边界，就会被强大的引力拽向中心，最终化为粉末，落到黑洞中心。因此，黑洞是一个名副其实的太空魔王。

    黑洞内部只有三个物理量有意义：质量、电荷、角动量。[1]

    黑洞无毛

    1973年霍金、卡特尔（r）等人严格证明了“黑洞无毛定理”：“无论什么样的黑洞，其最终性质仅由几个物理量（质量、角动量、电荷）惟一确定”。即当黑洞形成之后，只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量，其他一切信息（“毛发”）都丧失了，黑洞几乎没有形成它的物质所具有的任何复杂性质，对前身物质的形状或成分都没有记忆。于是“黑洞”的术语发明家惠勒戏称这特性为“黑洞无毛”。

    对于物理学家来说，一个黑洞或一块方糖都是极为复杂的物体，因为对它们的完整描述，即包括它们的原子和原子核结构在内的描述，需要有亿万个参量。与此相比，一个研究黑洞外部的物理学家就没有这样的问题。黑洞是一种极其简单的物体，如果知道了它的质量、角动量和电荷，也就知道了有关它的一切。黑洞几乎不保持形成它的物质所具有的任何复杂性质。它对前身物质的形状或成分都没有记忆，它保持的只是质量、角动量、电荷。消繁归简或许是黑洞最基本的特征。有关黑洞的大多数术语的发明家约克·惠勒，在60年前把这种特征称为“黑洞无毛”。

    宇宙黑洞

    美国天文学家发现了一个源自127亿年前的黑洞，不过这个黑洞距离地球非常遥远，它是在宇宙大爆炸之后的1亿年形成的。但是令所有科学家迷惑的是，是什么力量让这个宇宙黑洞在这么“短”的时间内就形成了这么大质量的黑洞的？

    这个宇宙黑洞是目前全世界发现的最古老的，已经有天文科学家把它命名为了q0906+6930，它的质量几乎达到了整个银河系下的恒星质量之和，而它的容量几乎可以装下1000个太阳系。这个黑洞仅仅比宇宙晚形成那么几亿年“而已”，像它这样大容量的黑洞，又这么的古老，真的非常罕见。

    宇宙黑洞只是一个模糊的概念，它既看不到也摸不到，只能通过x射线和伽马射线来确定它的存在和测量它的体积和质量。但是对于这个宇宙黑洞的数据都是估量值，现在已经有一些天文专家准备利用它周围的天体的x射线和伽玛射线来精确测量它的精确数据。[13]

    类似天体

    白洞是广义相对论所预言的一种与黑洞相反的特殊天体。和黑洞类似，白洞也有一个封闭的边界，聚集在白洞内部的物质，只能经边界向外运动，而不能反向运动，就是说白洞只向外部输出物质和能量。白洞是一个强引力源，能把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。但白洞还是一种理论模型，尚未被观测所证实。