偶看新闻如何恢复我的电脑图标:如何測量黑洞質量？美科學家公佈新方法
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/06 06:58:26
如何測量黑洞質量？美科學家公佈新方法
黑洞是宇宙中最為奇特的物理現象之一。 中評社廣州5月30日電／在最新出版的《天體物理雜誌》上，美國宇航局戈達德航天中心的天文學家們公佈了他們的最新黑洞質量測量技術，這項技術可以作為測量黑洞質量的一種重要替補手段。
黑洞是宇宙中最為奇特的物理現象之一，天文學家們從來沒有近距離觀測過黑洞，更不可能從黑洞中取出物質並測量出它們的質量。在傳統測量方法中，科學家通過觀測一顆恒星的軌道運行異常，從而推斷這可能是由一些無形物質(黑洞)所引起的，並以此來計算大質量的黑洞能導致該異常。
新浪科技援引美國太空網報道，新公佈的黑洞質量測量方法中，天文學家們不需要利用重力，只需觀察研究“吸積盤”即可。“吸積盤”指的是由於黑洞吞併鄰近恒星時產生的熱氣旋轉圓盤。天文學家們認為，這種手段有助於科學家們探測兩個理論上黑洞：一種是不太小的黑洞(比太陽約重10倍)，另一種是超大質量的黑洞(是太陽質量的數百萬倍)。但對於介於這兩者之間的所謂“中等質量”的黑洞則有困難，此類黑洞約為太陽質量的1000到2000倍，又稱為“Goldilocks”黑洞。
然而，美國宇航局的天文學家和上述論文的合著人特德-斯特梅耶稱，天體物理學家們至今還不能解釋“Goldilocks”黑洞是如何形成的。在斯特梅耶和其他天文學家看來，密成一團的恒星在被小型黑洞吞噬時會產生熱氣，並使得黑洞逐漸變大。特德-斯特梅耶說：“我們知道黑洞是由恒星相互吞併所產生的，許多黑洞在合併時也許會變成一個更大的黑洞，但是要一顆恒星產生一個比我們的星球還大上千倍的黑洞則幾乎是不可能的”。事實上，宇宙中絕大多數巨大的恒星質量只有我們太陽質量的70倍左右。在超大質量黑洞形成的過程中，黑洞家族中還會誕生出中間大小的產物。
斯特梅耶稱，這些產物可能是脫落出來的“黑洞大合併的殘餘”。為了找到所謂的“中等質量”黑洞，斯特梅耶與其工作小組成員求助於X射線探測衛星，因為受黑洞重力影響的熱氣會發出X射線。斯特梅耶還特地觀察了黑洞的“准週期振盪”(QPO)，研究X射線信號變化的頻率。他發現，黑洞越大，X射線信號變化越小，而且目前還無法測量超大質量黑洞的准週期振盪頻率。
目前，這項質量測量技術還不成熟，因此無法用來證明中等大小黑洞的存在。斯特梅耶稱，下一步要做的工作就是收集更多的數據資料，以備將來測量已為人知的黑洞的質量並創立一個基線。一旦實現了這個目標，那麼就可以通過測量其“吸積盤”的准週期振盪來迅速確定新發現的黑洞的重量。
在黑洞的外部邊界，牛頓提出的萬有引力定律將不再有效，普通的軌道飛行也不可能出現。所以從這一點來說--正如過去30年所認為的那樣--物質將快速、平穩和寂靜地陷入黑洞之中。因此按照流行的觀點，黑洞只不過是一個大量物質的被動吸納者。斯特梅耶說，“就像任何被攪動的流體一樣，直接靠近黑洞邊界的物質會被加熱。這些額外的熱量所發出的光，地球上的天文學家都能看到。黑洞有一個特點就是它發出的光不斷變化。雖然人們30年前就知道了這一現象，但是直到現在也沒有找出發生這些變化的真正原因。而劇烈攪動中的加熱作用--現在已被視為黑洞附近磁力作用天然的副產品--正好為黑洞一直變化的發光量提供了一個合理的解釋。”
霍金在上個世紀70年首次提出黑洞能夠輻射能量的理論，但是在引入這一理論的同時，霍金也製造了物理學上的一個巨大難題，因為他認為黑洞輻射不包含以前吸入物質的相關信息，而且隨著黑洞的消失，曾經存在的黑洞的相關信息也會消失於無形。這與量子力學中認為物質信息不會完全消失的理論相矛盾。但霍金最近卻表示，根據他的最新發現，黑洞並非只是吞噬物質。除了會在星系形成的過程中扮演重要角色外，在經過一段相當漫長的時間後，黑洞也會把一些曾被它吸入的物質信息向外界釋放出來。
黑洞是宇宙中最為奇特的物理現象之一。 中評社廣州5月30日電／在最新出版的《天體物理雜誌》上，美國宇航局戈達德航天中心的天文學家們公佈了他們的最新黑洞質量測量技術，這項技術可以作為測量黑洞質量的一種重要替補手段。 黑洞是宇宙中最為奇特的物理現象之一，天文學家們從來沒有近距離觀測過黑洞，更不可能從黑洞中取出物質並測量出它們的質量。在傳統測量方法中，科學家通過觀測一顆恒星的軌道運行異常，從而推斷這可能是由一些無形物質(黑洞)所引起的，並以此來計算大質量的黑洞能導致該異常。
新浪科技援引美國太空網報道，新公佈的黑洞質量測量方法中，天文學家們不需要利用重力，只需觀察研究“吸積盤”即可。“吸積盤”指的是由於黑洞吞併鄰近恒星時產生的熱氣旋轉圓盤。天文學家們認為，這種手段有助於科學家們探測兩個理論上黑洞：一種是不太小的黑洞(比太陽約重10倍)，另一種是超大質量的黑洞(是太陽質量的數百萬倍)。但對於介於這兩者之間的所謂“中等質量”的黑洞則有困難，此類黑洞約為太陽質量的1000到2000倍，又稱為“Goldilocks”黑洞。
然而，美國宇航局的天文學家和上述論文的合著人特德-斯特梅耶稱，天體物理學家們至今還不能解釋“Goldilocks”黑洞是如何形成的。在斯特梅耶和其他天文學家看來，密成一團的恒星在被小型黑洞吞噬時會產生熱氣，並使得黑洞逐漸變大。特德-斯特梅耶說：“我們知道黑洞是由恒星相互吞併所產生的，許多黑洞在合併時也許會變成一個更大的黑洞，但是要一顆恒星產生一個比我們的星球還大上千倍的黑洞則幾乎是不可能的”。事實上，宇宙中絕大多數巨大的恒星質量只有我們太陽質量的70倍左右。在超大質量黑洞形成的過程中，黑洞家族中還會誕生出中間大小的產物。
斯特梅耶稱，這些產物可能是脫落出來的“黑洞大合併的殘餘”。為了找到所謂的“中等質量”黑洞，斯特梅耶與其工作小組成員求助於X射線探測衛星，因為受黑洞重力影響的熱氣會發出X射線。斯特梅耶還特地觀察了黑洞的“准週期振盪”(QPO)，研究X射線信號變化的頻率。他發現，黑洞越大，X射線信號變化越小，而且目前還無法測量超大質量黑洞的准週期振盪頻率。
目前，這項質量測量技術還不成熟，因此無法用來證明中等大小黑洞的存在。斯特梅耶稱，下一步要做的工作就是收集更多的數據資料，以備將來測量已為人知的黑洞的質量並創立一個基線。一旦實現了這個目標，那麼就可以通過測量其“吸積盤”的准週期振盪來迅速確定新發現的黑洞的重量。
在黑洞的外部邊界，牛頓提出的萬有引力定律將不再有效，普通的軌道飛行也不可能出現。所以從這一點來說--正如過去30年所認為的那樣--物質將快速、平穩和寂靜地陷入黑洞之中。因此按照流行的觀點，黑洞只不過是一個大量物質的被動吸納者。斯特梅耶說，“就像任何被攪動的流體一樣，直接靠近黑洞邊界的物質會被加熱。這些額外的熱量所發出的光，地球上的天文學家都能看到。黑洞有一個特點就是它發出的光不斷變化。雖然人們30年前就知道了這一現象，但是直到現在也沒有找出發生這些變化的真正原因。而劇烈攪動中的加熱作用--現在已被視為黑洞附近磁力作用天然的副產品--正好為黑洞一直變化的發光量提供了一個合理的解釋。”
霍金在上個世紀70年首次提出黑洞能夠輻射能量的理論，但是在引入這一理論的同時，霍金也製造了物理學上的一個巨大難題，因為他認為黑洞輻射不包含以前吸入物質的相關信息，而且隨著黑洞的消失，曾經存在的黑洞的相關信息也會消失於無形。這與量子力學中認為物質信息不會完全消失的理論相矛盾。但霍金最近卻表示，根據他的最新發現，黑洞並非只是吞噬物質。除了會在星系形成的過程中扮演重要角色外，在經過一段相當漫長的時間後，黑洞也會把一些曾被它吸入的物質信息向外界釋放出來。