2021十大黑洞新发现:旋转速度最快的黑洞接近光速
据国外媒体报道,黑洞研究领域一直在为我们提供一些令人震惊,同时又异常费解的发现。在2021年里,科学家们又获得了许多关于黑洞的新发现,这些具有巨大引力的神秘天体仍在不断推进我们对宇宙的理解。

旋转速度最快的黑洞

即使是研究最深入的黑洞也会带来惊喜。今年2月,物理学家们修正了对天鹅座X-1(Cygnus X-1 )系统中黑洞性质的估计,这也是有史以来第一个被证实存在的黑洞。天鹅座X-1系统的黑洞发现于近60年前,其质量比之前认为的要大50%,达到太阳质量的21倍。而且,该黑洞的旋转速度非常接近光速,创下了黑洞旋转的新纪录。天鹅座X-1距离地球约7200光年,是一个双星系统,其另一成员是一颗蓝色超巨星变星,正缓慢地被黑洞吞噬。对天鹅座X-1系统为研究人员了解这类过程提供了新的视角。
观测并模拟面条化的恒星

当一颗恒星太过靠近黑洞的边缘时,引力会将它拉扯成长条状,然后被黑洞吞噬。这个过程称为“面条化”(spaghettification,又称“意大利面化”)。当恒星物质因摩擦而升温时,就会产生光,从而使天文学家得以捕捉到这一壮观的现象。今年5月,研究人员首次发现一颗恒星被一个黑洞以这种方式撕碎并吞噬。该黑洞的质量是太阳的3000万倍,位于一个距离地球7.5亿光年的星系中心。除了获得有关“面条化”过程的重要数据外,这些观测还帮助科学家们构建了恒星被吞噬的场景。
LIGO证明了霍金是对的

今年6月,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的研究人员探测到两个巨大黑洞合并成一个实体的过程,并分析了黑洞高速向彼此旋转时产生的时空涟漪——引力波。他们发现,最终形成的黑洞的表面积比原先两个黑洞的表面积加起来还要大。这些发现不仅为天文学家提供了惊人的数据,还帮助证明了英国天体物理学家斯蒂芬·霍金于1971年提出的一个猜想——黑洞面积定理。该定理指出,黑洞的表面积永远不会随着时间的推移而减少。霍金利用爱因斯坦的广义相对论和他自己对熵的理解,推导出了这一定律。尽管新发现的结果对霍金来说是一个胜利,但却让物理学家们头疼不已。根据量子力学,黑洞应该能够收缩和蒸发,这一点与霍金的定理并不兼容。如何协调二者的矛盾,物理学家们可能还有很长的路要走。
黑洞和中子星的合并

今年6月,LIGO团队的研究人员充满信心地宣布,他们第一次探测到了黑洞与中子星的合并事件。和黑洞一样,中子星是大质量恒星演化末期经由引力坍缩发生超新星爆发后的潜在结局之一。尽管LIGO之前已经发现了黑洞-中子星合并的潜在证据,但直到今年,新探测到的两个信号才最终证明了这种合并正在发生。这两次探测都发生在2020年1月,大约相隔10天。第一次探测的结果表明,一个约6倍太阳质量的黑洞正在吞噬一颗1.5倍太阳质量的中子星;第二次探测则涉及一个约9倍太阳质量的黑洞和一个两倍太阳质量的中子星。

早期的黑洞会产生“风暴”

几乎每个已知星系的中心都有一个超大质量黑洞,表明这两个宇宙实体之间存在着紧密的联系。然而,科学家们仍然不清楚黑洞是如何影响它的星系宿主的。今年6月公布的研究结果显示,一个有着130亿年历史的星系——几乎和宇宙本身一样古老——正在吹出高速的风。这是目前探测到的最早期星系风的例子;当超大质量黑洞吞噬周围的气体和尘埃时,就会喷出星系风。此外,这些星系风以大约180万公里/小时的速度行进,其移动速度之快,足以推动物质遍布整个星系,并可能吹走星系物质,从而阻碍恒星的形成。这项研究表明,星系和它们中心的黑洞有着古老而紧密的联系。
光回波证明爱因斯坦是对的

史蒂芬·霍金并不是今年唯一在黑洞理论上获得成功的人。今年7月,天文学家捕捉到一些X射线信号,来自一个名为Zwicky的螺旋星系中心的超大质量黑洞。该星系距离地球约18亿光年。研究人员不仅探测到了来自黑洞前部的光,还设法找出了他们最初无法确定的奇怪光回波。这些发现表明,巨大的黑洞引力使时空结构变得如此之扭曲,以至于光被从黑洞的一边拉到另一边。这一过程正是爱因斯坦在广义相对论中所预言的,但此前还从未被明确探测到。
外星人可能利用黑洞的能量

只要有相关数据的支持,科学家们就不会缺少猜想。今年8月,中国台湾的一组天文学家提出,技术先进的外星人可能会利用类似戴森球——假想中围绕恒星的巨型结构——的结构,从黑洞中获取能量。尽管黑洞通常被认为是黑暗的,但当它们吞噬周围的物质时,会释放出巨大的能量,这些能量会使温度升高,并以光的形式辐射出去。于是,天文学家们提出了一个大胆的猜想:外星智慧生命是否会在黑洞周围放置一个轨道平台,上面覆盖着类似太阳能板的东西,以吸收黑洞辐射出来的能量。由于黑洞比恒星小,因此可以使外星人节省建筑材料,并使其收集到难以置信的巨大能量。

游荡的黑洞可能会在银河系“定居”

在我们的银河系外围,可能潜伏着大约12个巨大的黑洞。这是今年8月一项新的星系碰撞模拟研究得出的结论。在诸如星系碰撞这样的重大宇宙事件中,引力可能会导致质量为太阳数百万或数十亿倍的超大质量黑洞飞出宿主星系,并游荡到漆黑的宇宙深处。其中一些黑洞可能会最终定居在银河系等星系的星系晕中。据估计,一个银河系大小的星系平均拥有12个这样的流浪黑洞。下一步,天文学家希望找到方法,对这些迷失的超大质量黑洞进行探测,以了解他们的模拟是否准确。
发现离我们最近的双黑洞

去年12月,研究人员通过望远镜捕捉到了距离地球最近的双黑洞的证据。这个双黑洞系统位于水瓶座,距离地球约8900万光年,彼此围绕着对方旋转。先前保持记录的双黑洞的距离是这一对黑洞的5倍,这也意味着科学家有机会比之前更详细地研究这些系统。这两个黑洞的质量都很大——较大的拥有近1.54亿倍太阳质量,较小的则是630万倍太阳质量。它们以1600光年的距离围绕彼此运行,在宇宙尺度中,这点距离微不足道。天文学家估计,它们将在2.5亿年后合并成一个巨大的黑洞。

一个对其星系而言太大的黑洞

在一个距离我们约82万光年的小型星系中,似乎有一个奇怪的存在。狮子座I(Leo I)是一个比银河系小50倍的矮星系,却拥有一个大得出奇的黑洞,其质量几乎与银河系中心的黑洞相当。如此巨大的黑洞怎么会存在于如此小的星系中呢?天文学家感到十分困惑。美国德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学博士研究生María José Bustamante在一份声明中说:“目前还无法解释矮椭球星系中的这种黑洞。”这对黑洞和星系的演化意味着什么?要准确地回答这一问题,天文学家们可能还要再等几年。

整理了一些可以发朋 友 圈的跨年文 案[爱你]

1.我的老友散落在不同的城市,他们从远方传来消息,那些消息揉杂在朋 友 圈里,酸甜苦辣,尽是生活。新年,可以不见,但都要更好。

2.我与旧事归于尽,来年依旧迎花开。

3.辞暮尔尔,烟火年年

4.往事清零,爱恨随意

5.新年新气象,世界无冠状

6.你被2021移出群聊

7.以上是2021的全部内容

8.明年一定要比今年脑子好使一点

9.新的一年可以遇见心软的财神爷吗?不行的话心软的丘比特也行

10.距离我拿养老金又近了一年

11.滴~体温正常,欢迎进入2022年

12.改革春风春满地,新的一年要争气!

13.我是在跨年夜街头,一个即将放飞理想的有志青年

14.年年亦如此,我仍盼年年

15.年年皆胜意岁岁都欢愉

16.要陪在值得的人身边一年又一年,十年又十年

17.—眨眼就是2022年了,早知道就不眨眼了

18.希望陪我碎碎念念的人也能陪我岁岁年年

19.每一年都奔走自己的热爱里

20.欢迎来到小学作文里的未来

21.确定不和我说新年快乐吗,下一次要365天之后了哦。

22.遗憾的事和人明年就别再想起了

23.这个年腿长的人先跨为敬了

24.生活在银河系第三悬臂一颗普通恒星光焰辐射范围内的细小生命,正在欢庆它们居住的行星完成了一次公转。

25.新的一年祝大家的烦恼像头发一样越来越少

26.愿2022,有趣,有盼,无灾,无难。

法厄同的踪迹:

图一: 帕克太阳探测器观测到的小行星法厄同(位于两个红色箭头之间)的尘埃光学痕迹。太阳的位置和大小显示在左边,中间的模糊部分是银河系。条纹来自宇宙射线,左边可以看到来自太阳的流光。布伦丹·加拉赫/卡尔·巴坦斯/NRL

你十二月中旬抓到了双子座流星吗?这是一年中最好的流星雨之一,当地球穿过小行星“法厄同”绕太阳公转时留下的碎片,微小的小行星物质在我们的大气层中燃烧。
但从太空看,情况就不同了?不同之处:一个设计用来研究太阳的航天器(我要指出,它比你典型的流星要亮得多)看到了双子座流星。。。。。有一点,这不是流星体本身,而是它们围绕太阳运行数百万公里外的尘埃轨迹发出的混合光,这太酷了。

大多数流星雨是由彗星产生的。当一颗彗星靠近太阳时,其中的冰会变成气体,释放出微小的尘埃和砾石,然后形成一条长长的碎片轨迹,以与母星大致相同的轨道围绕太阳运行。如果轨道与地球交叉,我们会看到流星阵雨。

双子座流星雨不同。他们的父母是3200法厄同小行星。它的轨道使它非常接近太阳,离那个恒星火炉只有2100万公里。岩石变得非常热,以至于蒸发,所以在这种情况下,它的行为有点像彗星(天文学家称之为“活化小行星”)。我们知道法厄同是母体,因为它的轨道基本上与流星进入的轨道相同(它们在燃烧时在我们的空气中留下的条纹可以反推出一个轨道)。

图2:STEREO对3200颗法厄同的观测,显示了一股最终将成为双子座的碎片流。版权:朱维特,李,阿加瓦尔/美国宇航局/STEREO。

尽管法厄同只有在靠近近日点(离太阳最近的地方)时才会释放碎片,但我们知道那些碎片是沿着它的轨道散开的,因为我们每年都会出现双子座流星雨,不管法厄同在它的轨道上的什么地方。

原则上这些灰尘反射阳光,使其可见。实际上,从地球上来说,这几乎是不可能的。它只是太微弱了(更糟糕的是,它在太阳附近最亮,这是一个明显的问题)。但是从太空来看,这当然是可能的。

帕克太阳探测器于2018年8月发射进入环绕太阳的椭圆轨道,在2018年11月通过太阳时,飞船上的宽视场相机以正确的方向拍摄图像,从而看到法厄同双子座流星雨的尘埃轨迹。经过大量复杂的图像处理,踪迹确实可见!

在两个红色箭头之间可以隐约看到踪迹。毫无疑问它和小行星路径匹配。

通过做出一些合理的假设,天文学家们能够估计出围绕太阳运行的尘埃的总质量,并发现它大约有10亿吨。这听起来可能很多,但这只是法厄同本身总质量的一小部分,大约6公里宽。如果你能收集到轨迹上的所有灰尘,它将会形成一个直径只有800米的球体——只有小行星体积的0.2%。

有趣的是,他们还发现法厄同每1.4年经过太阳都会损失大约10万吨的物质,这远远少于在尘迹中看到的,这意味着所看到的很可能是比较古老的(需要很长时间才能脱落那么多物质)。对该轨迹总质量的其他估计(基于流星本身每年积累的质量)更大,不清楚为什么这个更低,尽管这可能是由于天文学家不得不进行计算的假设(比如尘埃颗粒的大小)。

图3,图4:从太阳系上方往下看(上图)和从侧面看(下图),帕克太阳探测器(黑色虚线)和法厄同(蓝色)的轨道。太阳由星号标记,地球由绿点标记,和法厄同的位置。橙色的弧线是帕克看到的尘迹的一部分。版权:Battam等。

这不是第一次发现尘埃痕迹;经过仔细的处理,从宇宙背景中可以看到几颗彗星非常微弱的踪迹。2013年,另一个天基太阳观测站STEREO也看到了法厄同,发现它正在释放尘埃。这与看到踪迹本身并不完全相同,但它首次显示小行星在活跃地释放物质。

这类观测很棘手,因为轨迹非常微弱,但它们能帮我们了解彗星——在这个例子中是小行星——在绕太阳运行时是如何丢失物质的。这可以帮我们了解这种物质是如何丢失的,以及随着时间的推移,当它运动时会发生什么,也许可以更好地预测流星雨。当然,这只是帮助我们更好地理解彗星和小行星,这很酷。

我们会得到更多的机会;帕克每88天绕太阳一周,因此它每年可能会看到这条轨迹4次。在接下来的几个月和几年里,将会有大量的数据需要分析,以寻找这颗靠近太阳的小行星发出的微弱的、幽灵般的碎片。


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