黑洞在死亡恒星的“超级闪射”中诞生

邓如山 2023-04-04 23:10:33

当一个大质量恒星耗尽了自身的燃料时,从其内部热核反应产生的气体压力消失了,恒星在自身强大引力的作用下随即向内坍塌,恒星在坍塌的最终环节形成了黑洞。在宇宙最密实物体的黑洞中,甚至速度最大的光子也不能逃逸黑洞引力的吸附。加州理工学院的天体物理学家经过分析后发现,死亡恒星在黑洞形成的瞬间产生了极为明亮的闪耀,天文学家有机会见证黑洞诞生的过程。

天文学家将黑洞发出的强烈而短暂的闪光理解为“回光返照”,好似心理学家对死亡心理学的认识,人们在死亡前看见了一道美妙的光芒,生命尽头的闪光和死亡恒星的闪射有某种自然现象的相似之处。加州理工学院的博士后托尼·皮罗在《天体物理学杂志通讯》发表了文章,详细描述了黑洞在形成之前发出的闪射信号,大质量的死亡恒星在形成黑洞之前发出了伽玛射线暴,这是宇宙中最有威力的爆发现象之一。

伽玛射线暴的发生十分罕见,有独特的发生条件,大多数的普通黑洞没有产生伽玛射线暴,没有伽玛射线暴或极强的闪射,垂死挣扎的大质量恒星也会转变为黑洞,此刻的恒星似乎消失在太空,偌大天体经过爆发后变得无影无踪。死亡恒星似乎突然陷入音讯全无地的境地,皮罗对此持有怀疑的态度,黑洞诞生的理论假说不够完善,科学假说通常有两面性,一方面是人类想象比自然现象显得更加丰富,人们在经验基础上构建了概念和定义,然后进行归纳和演绎的推理;一方面是人类想象比自然现象显得更加贫乏。

依据目前天体物理学的阐述,大质量恒星最终走向死亡,其核心区在自身引力的作用下发生塌陷,质子和电子在强烈的挤压下结合成中子,核心区由此变成一个极度致密的球体,它是一颗事实上的中子星,它的密度极大,相当于太阳质量的一颗恒星被挤压为一个半径大约10公里或6英里的球体,在几秒的时间内,中子星球体被进一步塌缩为一个黑洞。在死亡恒星塌缩为中子星的过程中产生了中微子,它几乎能穿越所有物质的阻隔,以光速运动冲出了核心区的束缚,中微子携带了大量能量,核心区能量或质量的损失是恒星质量的十分之一,质能方程式中的能量和质量被看成是物质存在的两种形态。

1980年,德米特里·纳徳辛发表了一篇鲜为人知的论文,俄罗斯的阿克哈罗夫研究所的理论和实验物理学家纳徳辛指出,垂死挣扎的老年恒星快速地失去质量,恒星的引力强度陡然下降,在死亡恒星的核心区产生的中子星被外层的氢气包裹,当恒星的引力下降时,氢气等气体物质向外猛冲,产生剧烈振动的激波,在穿越核心区的外层时,激波的冲击速度达到了大约每秒1000公里或每小时200多万英里。

加州大学圣克鲁兹分校的两位天文学家伊丽莎白·罗夫格罗斯和斯坦·伍斯开发了一套计算机模拟技术,当激波冲击死亡恒星外层的气态物质时,对恒星外层的气体物质产生了加热效应,气体物质在高温条件下发出了闪耀,可持续一年左右的时间,潜在的闪射信号预示了一个黑洞诞生的前景,闪射亮度大约是太阳的100万倍,相对说来,闪射的亮度十分昏暗,即使闪光出现在靠近银河系的位置,天文学家观测到的难度很大。

加州理工的皮罗找到了更有研究价值的闪射信号,他在最近的研究成果中细节性地审视了激波冲击恒星表面气体层的情形,激波的增强效应增大了闪射的光度,比由格罗夫罗夫和伍斯利在1980年的论文中预测的亮度高出了10到100倍,激波触发的闪射更为强烈,天文学家获得了实际观测的机会。比较超新星暴的闪亮,在黑洞诞生时刻产生的强烈闪射显得十分昏暗。黑洞诞生时的闪射达不到超新星暴的亮度,但闪射的亮度足以观测。

天文学家观测到了邻近星系发出的闪射,在闪射衰退之前有3到10天的持续期,十分明亮的光线出现在可见光波段,最亮的光线出现在紫外线波段。天文学家预计,平均每年大约可以看到一次与黑洞诞生有关的闪射事件。加州理工学院的帕洛玛瞬变天象探测工厂(PTF)用于捕获超新星暴的信号,PTF也适合于观测闪射光源,中级版的帕洛玛瞬变天象探测工厂(IPTF)改进了初级版的探测器,它将很快地投入运行。

目前没有观测到与黑洞形成有关的闪射事件,有些研究人员怀疑闪射的发生,出现了等候的焦虑情绪,然而,闪射事件的理论基础十分牢固,天文学家设计了仪器,调整了观测方法,在不久的未来将会见证一个黑洞的诞生。2015年,PTF或兹维基瞬变现象观测工场(ZTF)发射升空,有更高灵敏性的PTF将发现闪射的机会提高了好几倍。除了加州理工学院研制的瞬变光线探测器,科学家在未来的10年将会研制和使用大型的综合巡天望远镜(LSST),用于大规模地观测整个天域。LSST会定期地观测闪射事件,观测不到的可能性有两种,一是与黑洞形成有关的闪射理论模型存在偏差,二是黑洞形成的数量比科学家的预期更为稀少。

(编译:2021-5-5)

4 阅读:421
评论列表
  • 2023-04-07 18:07

    这不是诞生,是展现,黑洞早就在里面,比包围他的物质还要早。没有他,物质永远也不会聚在一起。

    邓如山 回复:
    有道理!
  • 2023-05-02 15:58

    中国古代太极图早已明确图示,黑洞与白洞(即太阳,恒星)是两个黑白鱼眼对立统一自然分布在阴阳两区(即两个黑白鱼形)中。传承发扬太极说(图)创新发展到双太说(图),揭示黑洞与太阳(即白洞,恒星)对立统一自然分布在阴阳两区的内外两极。详见《守正创新国学现代化》一文。龚木益

    用户18xxx38 回复: 邓如山
    传承发扬中华太极说(图)创新发展到国学双太说(图),创新揭示本双太系(即人类所在的太阳太阴系)由内部的阳区及包裹在阳区外的阴区世同构成,而不是西方天文学所说的由太阳系,外太阳系,它违背了阴阳两区对立统一自然客观事实与规律。详见《守正创新国学现代化》一文。龚木益
    邓如山 回复:
    有道理,太极图是中古代的宇宙学
    邓如山 回复: 用户18xxx38
    阴阳理论遵循了太极图,正确的思路

邓如山

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