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天文学家第一次发现黑洞吃掉中子星,爱因斯坦的猜测又对了?
送交者: wangguotong[★★★声望勋衔13★★★] 于 2023-02-20 1:08 已读 3545 次  

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人类在科学探索的过程中,出现了许多杰出的伟人,不但为后人打开了新世界的大门,还指明了未来的探索方向,其中尤以牛顿和爱因斯坦的成就最为瞩目。

《天体物理学杂志快报》中的一篇新报道,更是再次验证了爱因斯坦百年前的猜测,令科学界为之震撼。


爱因斯坦的科学猜想

相信很多人对牛顿都非常了解,作为一位伟大的物理学家,他的出现让人类明白只要物体带有质量,彼此之间就将出现引力作用,万有引力的提出为人类的宇宙探索之路打下了重要基础。

在那之后,爱因斯坦在万有引力的基础上提出了广义相对论,通过不同的角度对引力进行了解释,指出物体能够将平坦的空间压弯,当空间出现了弯曲,那么物体就会逐渐靠近彼此,形成引力效应。


爱因斯坦曾提出猜想,宇宙就像是一张巨型薄膜,如果天体的质量足够大,那么有可能将其压弯,因此质量比较小的天体通常会绕着质量较大的天体运行,这是因为它们之间存在着引力波。

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他认为宇宙中存在一种比较神秘的天体黑洞,它可以将所有物质都吸入,即便是光也无法逃离,还有一个强大的天体,它叫做中子星,有着很高的密度,平均每立方厘米的重量在10亿吨左右,因此拥有的引力也异常强大,但是与黑洞相比,中子星依旧略逊一筹。

然而在当时,爱因斯坦的猜想并没有激起怎样的水花,在大多数科学家眼中,宇宙中不会存在像黑洞这种可怕的天体。


黑洞与中子星的由来

黑洞与中子星可以说是天文研究界最具研究魅力的两个奇异天体,如果能够将它们了解清楚,那么宇宙的探索之路也将迈向一个新的台阶。

“黑洞”一词最早出自于爱因斯坦的广义相对论当中,有着强大的引力,吸引速度甚至比光速更快,是一种光也不能在其视野范围中逃离的天体。


关于黑洞的形成可以简单概括为:当某恒星开始进入衰变阶段的时候,就会朝着中心方向靠拢和塌缩,因而密度会越来越大,并且在这个过程中,由于自身空间也在不断缩小,使得塌缩状态将不断持续,最终转变为一种能够吞噬一切的可怕天体。

黑洞本身的质量十分庞大,随着吞噬塌缩的持续影响,质量与密度也将不断增加,导致时空弯曲越来越明显,从而形成强大的引力。


而中子星作为宇宙中密度第二大的星体,出自恒星末期由于质量不足以形成黑洞,转而变成了这种介于白矮星与黑洞间的特殊星体。

黑洞与中子星都属于大质量天体发生衰变时产生的变异,也是这些天体的部分残骸,两者最明显的区别在于成因是不同的,黑洞通常是由一些质量超过太阳10倍以上的星体所形成,而中子星主要是由质量在太阳8-30倍之间的星体形成。

理论上来说,黑洞带来的时空弯曲率是高于光速的,而光速又高于中子星逃逸速度,因此中子星很难与黑洞抗争,一旦发生碰撞,势必摆脱不了被吞噬的命运。


令人震惊的发现

据《天体物理学杂志快报》报道,天文学家已经发现了黑洞与中子星之间发生碰撞后产生的物质是什么了,它就是引力波,与爱因斯坦曾提出的猜想别无二致。

这一发现距离爱因斯坦所提出关于引力波的猜想已经有100年的时间,之所以经过了这么长的时间才被发现,主要是因为引力波效应实在很微弱,按照普通的探测技术根本无法探测到它的存在。

只有在类似于黑洞碰撞的大灾难情况下,才可以带来足以强大的引力波。


对于引力波的探测需要通过激光干涉仪,如果引力波进入探测范围内,那么就会带来时空波动现象,同时仪器的两条干涉臂会出现相反的现象,于是科学家在探测仪的帮助下,陆续探测出了多次由于黑洞、中子星合并所形成的引力波。

而黑洞与中子星之间发生的碰撞是在近些年才被发现,由天文学家LIGO与Virgo分别观测出的结果,第一次是一个质量高出地球9倍的黑洞与质量高出地球1.9倍的中子星之间的碰撞,根据信号到来时间推测,此次碰撞应发生在9亿年之前;


第二次是一个质量高出地球5.7倍的黑洞与质量高出地球1.5倍的中子星发生的碰撞,这一次碰撞则来源于10亿年之前。

自两次引力波的观测之后,天文学家还专门尝试用不同波段的望远镜对相关天区进行观测,但是没有发现预期的电磁波信号,这种情况与两颗中子星发生碰撞的时候不太一样,没有合成其他元素或是释放电磁波。


于是有科学家提出,之所以没有电磁波出现,主要是因为中子星是直接被黑洞所吞噬,所以不会产生由于撕碎或是碰撞形成的电磁波,而仅仅是引力波。

科学家所观测到的两次碰撞现象,无论是黑洞,抑或是中子星,其质量都要高于地球数倍之多,说明它们都是宇宙中的大质量恒星。


结语

爱因斯坦在真正做到观测天体的变化之前,就能提出如此伟大的猜想,的确值得敬佩,很难想象,在100年前那样有限的科学条件下,他是如何得知这么多的情况。

如今黑洞与中子星以及两者间碰撞所产生多大引力波都已经得到验证,同时也进一步丰富了现代科学知识内涵,进一步推动了我国天文学领域的发展。

版主:丁一一于2023_02_20 11:32:18编辑

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