對黑洞的錯誤判斷,其原因何在,且聽科學家講解
一直以來,我們都在探索認知宇宙的新途徑。科學家、探究人員和工程師們不斷超越自我,想出更好的方式來揭開宇宙中的謎題。你知道嗎,雖然很多被研究的物體很大,但依舊很容易在被識別錯誤。今天,我們將尋找科學家對于上百個黑洞存在錯誤判斷的原因。你渴求問題的答案嗎?你會一直保持蓬勃的好奇心嗎?

英國皇家天文協(xié)會發(fā)表了一項研究。這項研究將焦點放在了兩個特殊的恒星系統(tǒng)上,它們分別被稱為“獨角獸 ”和“長頸鹿 ”。他們將對每個“長頸鹿”系統(tǒng)都進行進一步的深度調(diào)查。該研究計劃是為了進一步深度調(diào)查一個先前提出的觀點:每個星系都包含一顆圍繞黑洞運行的恒星。研究人員對于2021年發(fā)表的數(shù)據(jù)進行了重新評估,評估的結(jié)果導向一個觀點:“獨角獸”和“長頸鹿”各自包含一顆巨大的紅巨星,并且在圍繞著某種東西旋轉(zhuǎn)——所圍繞的物體最有可能是一個看不見的黑洞,因為在這兩個系統(tǒng)中都沒有探測到其他恒星的存在。

但最終,黑洞理論被證實并不成立。首先,在任何情況下想要探測黑洞都是一件棘手的事情。因為在自然條件下,黑洞并不會發(fā)光,這也使得在黑暗的太空下,我們幾乎不可能對黑洞進行定位。除非它們有足夠大的吸積盤,或者對周圍的其他物體有足夠明顯的引力效應,又或是兩者兼有,我們或許可以通過這些條件間接發(fā)現(xiàn)黑洞。也就是說,在一個恰當?shù)沫h(huán)境下,即使是一位業(yè)余的天文愛好者使用最基礎的天文望遠鏡也可以成功觀測到黑洞,因為黑洞在這樣的情況下會散發(fā)出足夠的光和熱。

舉個例子吧,即使是整個宇宙中幾乎可以稱得上是最明亮的類星體和耀變體,它們的核心仍然是黑洞。簡而言之,這些特殊的結(jié)構(gòu)在被觀測時是十分明顯的,因為它們的吸積盤和高能等離子體射流非常壯觀,所以我們幾乎可以看到一束耀眼的光柱橫跨宇宙,來到眼前。在某些方面,觀察類星體或耀變體等價于觀察黑洞。就好比你在觀察更小的黑洞一樣,只是最終的效果明顯會更加引人注目。

然而即使在低水平,吸積盤仍是關鍵。當然,大多數(shù)關于黑洞的照片都能看到這個圍繞著黑洞的大型明亮光環(huán)。從純視覺的角度來說,如果沒有這個大型光環(huán),我們將什么也看不見。同樣地,正是有這些吸積盤和他們放出的大量X射線,我們才能尋找黑洞?,F(xiàn)在,我們有了許多專為尋找黑洞X射線而設計的望遠鏡和天文臺,其中最著名的之一就是NASA的錢德拉X射線天文臺。不過,也不是所有黑洞的吸積盤都可見,或者達到足以被我們觀測到的亮度。也是直到最近,才有了關于麒麟座和鹿豹座星系內(nèi)部情況的另一種解釋。

在這兩個星系中,很明顯有某種引力體在作用于檢測到的紅巨星,但是由于缺乏其他指向性證據(jù),所以才得出了那是“看不見的黑洞”這一結(jié)論。為了起底這個天體之謎,就需要新改良的技術工具為我們提供詳盡的光譜分析。天體光譜學是我們現(xiàn)有的研究宇宙極遙遠星體的最佳方法之一。通過這種方法,我們可以測量一個星體可見光譜以外的電磁輻射,從而測定它的溫度、距離和質(zhì)量,甚至具體的化學成分等信息。
通過重新測評麒麟座和鹿豹座的光譜數(shù)據(jù)可以得出一個新結(jié)論?,F(xiàn)在,人們認為這兩個星系中不存在黑洞,而是有其他恒星。這些被稱為“亞巨星”的恒星比紅巨星可見度更低,他們與之共同構(gòu)成雙星系統(tǒng)。不過,這些恒星之前沒有被檢測出來的主要原因不是因為他們的尺寸太小,而是由于他們旋轉(zhuǎn)得太快。星體旋轉(zhuǎn)得越快,光譜分析就越難捕捉。實際上,正是由于麒麟座和鹿豹座的亞巨星旋轉(zhuǎn)得太快,導致他們放出的電磁輻射很可能與附近紅巨星的電磁輻射混合在了一起,才使這兩個亞巨星變得幾乎不可見。

目前,受先前尚未成熟的黑洞理論啟發(fā),隨著研究手段和技術的提升,天文學家正在更仔細地觀察該系統(tǒng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的事實是,新發(fā)現(xiàn)的亞巨星,或者說系統(tǒng)中的“次級”,正在從“主星”——已知的紅巨星中吸收物質(zhì)。物質(zhì)的吸收使亞巨星溫度升高,導致其自旋速度加快,最終我們很難從地球上觀察到它們。更重要的是,因為了解到獨角獸和長頸鹿,所以有必要重新分析許多其他的黑洞系統(tǒng)假設。
獨角獸和長頸鹿并非特例。類似的系統(tǒng)有數(shù)百個,這些系統(tǒng)實際上也可能存在超級自旋亞巨星,而并非研究人員先前認為的存在黑洞。亞巨星的相關研究可能會對未來恒星和黑洞的研究工作產(chǎn)生重大影響。但是獨角獸和長頸鹿的未來呢?這些由錯位的黑洞心臟相連的完全獨立的系統(tǒng),對于科學研究來說變得更有趣了。

如果預測正確,亞巨星未來會成為超高密度的白矮星——小質(zhì)量恒星衰落后留存的燃燒的熾熱核心。成為白矮星以后,不再進行氫聚變形成氦的過程,換言之,它正在死亡。白矮星在形成之初溫度很高,據(jù)估算它需要用數(shù)十億年,甚至數(shù)萬億年的時間來冷卻到完全不再發(fā)光,最終轉(zhuǎn)化為黑矮星。理論推算的時間比當前的宇宙年齡還要長,所以黑矮星目前只是假設。更廣泛地說,一直以來科學家對白矮星雙星感興趣,白矮星初次發(fā)現(xiàn)于20世紀60年代。但到目前為止,我們還沒有探測到一個雙星系統(tǒng)(像獨角獸和長頸鹿)以同樣的方式擁有前白矮星。這樣特殊而罕見的結(jié)構(gòu),使我們得以一瞥恒星和宇宙的演化。
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