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黑洞“捕食”全過程曝光,将恒星撕成碎片,吐出了一個大光圈

其實,在宇宙之中黑洞吞噬天體的現象是普遍存在的,但有一次科學家們發現的“黑洞捕食全”過程卻與衆不同。2014年11月22日,ASASSN檢測到了一組X射線,ASASSN指的是“全天自動搜尋超新星項目”。

但這并不是一顆超新星,這次的信号來源是距離我們2.9億光年遠的一個星系的中心,我們現在認為這是一顆恒十分靠近超大品質黑洞時所發出的信号。

黑洞“捕食”全過程曝光,将恒星撕成碎片,吐出了一個大光圈

這黑洞的品質是我們太陽的數百萬倍 ,恒星被黑洞瓦解了 ,黑洞吞噬了恒星,是的 ,這的确是天體實體學家解釋這一現象時說的話。

我們認為像這樣的事件是罕見的,在一個星系中可能每1-10萬年才會發生一次,這種事件名為“潮汐(力)瓦解事件”。

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當這顆恒星靠近黑洞時 ,黑洞對恒星一側的吸引力比另一側強 ,這把恒星撕成了碎片,随後螺旋進入黑洞的物質形成了吸積盤。

這是一個由帶加速度的氣體和灰塵組成的環形圈,它會發熱發亮 ,發出的光以可見光 ,紫外線, 以及X射線的形式到達地球 。

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這件事的特别之處在于,它将一個靜止的休眠狀态的黑洞變為了一個我們可以用

正在被吞噬的物體觀察到的黑洞, 這是它長的樣子。好吧,如果這看起來沒勁 ,你該看看藝術家對本事件的一些作品,但是憤世嫉俗的人們可能會問了 ,“我們怎麼知道這是真正發生的事情?

這可能是科學家們想獲得更多的研究經費呢 ?或是想鼓勵人們“走入科學”?稍後我會解釋我們怎麼知道這是實際上發生的。但首先 這次事件演變變怪了 。

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在事件發生後的幾年裡,科學家們找了三架X射線望遠鏡來觀察這部分天空,他們發現了強烈而有規律的X射線脈沖,每131秒增亮和變暗,這規律在三個望遠鏡的資料中都能看到,他們觀察了450天。但是這規律保持了這種節奏而且沒有變弱。

随着時間的推移 脈沖的相對強度反而變強了,X射線信号增強了大約40%,那是什麼導緻了這X射線的脈沖?它能為我們提供些什麼有關黑洞的資訊?

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這我們得從基礎講起,黑洞是宇宙中最簡單的物體之一,衡量它們隻有兩個屬性,品質以及自旋,是應該還有電價,但是因為黑洞基本上都是中性的 ,品質跟自旋才是讨論的重點 。

品質相對容易确定,遠離黑洞 你甚至可以使用牛頓的實體學,測量黑洞對其它天體的影響後可以估計黑洞的品質。

科學家們用這種方法測量完黑洞後 ,發現了品質不等的黑洞:小的品質隻有太陽的幾倍 這些叫恒星型黑洞;大的品質高達數十億倍太陽的品質 ,這些就是超大品質型黑洞。

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人們普遍認為,在大多數星系的中心有一個超大品質型黑洞,黑洞的自旋怎麼測呢?

既然黑洞是由坍縮的恒星形成的 ,而且我們所知道的恒星都會旋轉 ,所有的黑洞也應該旋轉,我是想問 一堆物質正好壓縮成一個點不帶任何旋轉那機率該有多小呀?

這真的是不可能的了 ,另外 外來的墜入黑洞的物體會将自己的角動量轉給黑洞,這像一個花樣滑冰運動員,如果能将手臂縮成 一小點 ,你應該可以想象出黑洞自旋會很快的。

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但是自旋比較難測量 它不像品質 ,自旋隻會影響到黑洞周邊的物體 ,但是 ,我們是有辦法的。

有三種辦法 可以測量,要想把握這三種辦法 你必須要了解ISCO 。

在牛頓實體中 ,你以任何半徑都可以環繞物體做穩定的圓周運動 ,無論你離中心物體有多近 ,但在廣義相對論中可就不是這回事了 。

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在廣義相對論下有一個最内穩定圓軌道叫做ISCO 。如果圓周運動半徑在ISCO内 ,那麼這個軌道不是穩定的,它會墜入黑洞 ,當看到正在吞噬恒星的黑洞時 ,吸積盤内邊緣就是ISCO ,ISCO的大小取決于黑洞的自旋。

自旋越快 ,ISCO就越小 ,這是在黑洞自旋與吸積盤,旋轉方向相同的情況下 黑洞自旋時粒子會繞得更近 ,相比黑洞不自旋時粒子會繞得遠些,也就是說你可以把黑洞的自旋看成是一個對黑洞重力的效果 。

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黑洞自旋在實體界中一般用一個不帶機關的參數來計量 ,這個參數在黑洞無自旋時是0 最大自旋時是1 。當黑洞自旋與吸積盤旋轉方向相反時,這個數也可以降到-1 。

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随着自旋增大 ,ISCO的半徑會減小高達6倍 ,直到跟事件視界相等 ,當兩者相等時 許多科學家認為黑洞旋轉就不能再快了 。因為如果有物體能在事件視界内做圓周運動 ,那麼光就能從黑洞中逃出 ,這樣我們就能看到黑洞的奇點了 ,這被稱為一個“裸奇點” ,很多科學家都認為這挺别扭的 。

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