最近英国媒体发布了一份研究报告,一个美国科学家利用詹姆斯·韦伯天文望远镜发现了宇宙大爆炸后5.7亿年形成的黑洞。
这个黑洞也是现今发现年龄最大的黑洞,可以帮助我们更好的了解黑洞的形成方式,以及这个黑洞是如何生存到现在的。
对于黑洞的形成,科学家们一直没有统一的说法。让大家比较信服的说法就是由恒星形成的,黑洞就是恒星死亡的产物。
恒星在宇宙中数量很多,种类也十分繁杂,但他们能够以光和热的形式将自身的能量辐射出去,中子星吃掉黑洞视频,恒星产生能量的原因都来源于一个物理反应--核聚变。,
太阳辐射到地球的能量就是自身的粒子进行核聚变后释放的能量,太阳的燃料一般都是氘或者是氚。
核聚变不但能够产生能量,还会产生新的粒子。比如,锂原子就可以由氢原子与氦原子聚变生成。因为原子是由原子核与核外电子构成,想要进行核聚变就要有足够的能量克服电子之间的排斥力,简单来说就是要克服正电荷与原子核之间同性相斥的斥力!
随着相对原子质量越高,原子核的质子数与中子数就越多,其聚变的难度就越大,而产生聚变的能量就会越多。但核聚变也有极限,根据科学家的推算,核聚变最多只能进行到周期表第26号元素--铁。
铁原子要想进行持续可控的聚变反应理论上是不可能的,因为铁原子的质量很大,而且原子核的质子数高达26个。
黑洞最早是上世纪著名物理学家爱因斯坦,史瓦西等人联合提出的。所谓的“黑洞”,就是时空曲率无限膨胀的一个点;黑洞通往的神秘地带,很有可能就是我们梦寐以求的高维宇宙。我们都知道,可观测宇宙内,迄今为止人类。
铁原子进行核物理反应的过程,是需要获取能量的,而且,强大的外界压力足够将核外电子压进原子核中,这时,整个恒星就会变成质量更高,密度更大的中子星!
科学家推测,要想形成黑洞,恒星的质量至少要是太阳的30倍以上才能够实现。另外,还要在恒星在最后阶段产生不稳定的能量,让恒星进行爆炸才行。如果恒星采用缓慢释放能量的方式结束生命,自身将变成白矮星或者其他能量更低的天体。
这次发现的黑洞有些不同,首先就是时间问题,这个黑洞的形成距离宇宙大爆炸只有短短的5.7亿年,太阳已经燃烧了50多亿年了,还没有“老去”的迹象。这么短的时间是很难让一颗比太阳还要重的恒星“自然死亡”形成黑洞的!
而且,这次发现黑洞的质量还出奇的大,足足比太阳的质量重了1000万倍。也就是说,形成这个黑洞的恒星也是一个超级恒星。但很快就有科学家指出,可能不是恒星造成的而是由宇宙大爆炸之后形成的大量的气体直接塌缩而成的。
在宇宙形成的初期,肯定会存在大量的黑洞,为什么很少有发现的?因为这些黑洞可能已经消失了。黑洞也是天体,只不过比较特殊,因为质量极大,密度极高,黑洞就变成了宇宙中的“饕餮”,不同于其他天体,它只负责“进食”。
在1916年,德国天文学家卡尔.史瓦西发现了黑洞,其通过计算得出:如果将大量物质集中在空间一点,其周围就会产生一个界面,任何物质一旦进入就无法逃脱。对于这种天体,美国物理学家翰.阿奇博尔德.惠勒将它命名为黑洞。
但是,正是因为贪吃,它可能吃进去很多不该吃的东西。很多高能粒子与大量高能辐射进入到黑洞体内后,被巨大的压力将自身变成稳定状态,这一过程自然会释放掉自身的能量。物理学第一课:能量不会凭空产生也不会凭空消失。
这些能量自然会被转移到黑洞本身。一个能量越高的物体,它本身就会变的不稳定,因此黑洞只能将能量进行释放,或者积蓄下来。但不论那种方式,对于黑洞来说都是“不友好的”。过高的能量会导致黑洞不稳定,如果将能量辐射出去,自然要带走黑洞的部分质量。
这一结论也符合热力学定论与量子力学的规范。毕竟黑洞并不是绝对零度,作为天体还是存在热量的,不过很低,一般都在2到3开尔文。这就存在与外界进行能量交换的可能性,如此一来,黑洞就会存在质量损失。
黑洞是霍金提出来的,1976年霍金称自己通过计算得出结论,他认为,黑洞在形成过程中,其质量减少的同时,还不断在以能量的形式向外界发出辐射,这就是著名的霍金辐射理论
但黑洞的质量很大,想要通过这一方式“清除”一个黑洞还是需要很长时间的,至少目前还没有出现过。因为黑洞一边辐射出能量,同时自身还在不断的“进食”,因此很多黑洞都在一个“收支平衡”的稳定状态。
科学家还提出过一个理论,那就是黑洞自我衰变。因为宇宙中存在三种粒子,负电粒子,正电粒子与中性粒子。
黑洞是先由爱因斯坦在1915年的“广义相对论”中提出假设:一定质量的天体将会对其周围的物质产生影响而使得它们产生“弯曲”。次年,德国天文学家卡尔·史瓦西对爱因斯坦的假设推算并将这样的天体命名为“黑洞”。黑洞无法直接观。
黑洞本身也是由粒子构成的,在亚原子的角度来看,如果正电性的粒子与负电性的粒子进行碰撞,就会相互“堙灭”。如果黑洞吞下太多带电性的粒子,由没有很好的处理的话,就会造成自身衰变。
当然,黑洞也会进行处理这一问题。英国科学家就曾经发现一个名字叫NGC5195的星系中存在一个质量超级大的黑洞,足足是太阳质量的1900万倍。
就是这样一个“巨无霸”却因为自身质量太大而进行“呕吐”,排出了大量的带电粒子。
这样的暗天体就类似于我们今天所说的黑洞。1916年,爱因斯坦发表广义相对论,不久,德国物理学家史瓦西得到了广义相对论方程的一个精确解。他预言存在5种不旋转、不带电的黑洞。当时就已算出,若要成为黑洞,一个质量如太阳。
如果黑洞选择将能量自行处理,随着黑洞的能量越来越多,自身的热量自然会升高。根据上面的讲解,黑洞会逐渐加速质量的流失。黑洞的质量越来越小,本身的能量却越来越高,就会发生爆炸。
黑洞的爆炸威力要远远高于普通恒星的爆炸威力,相当于全世界所有的核武器同时爆炸产生的能量和的1000倍。
目前发现的黑洞多数都处于平稳期,有一些处于成长期。只有极少数的黑洞出现“颓势”,自身的进食不足以弥补质量的损失。尽管如此,这些老年黑洞的消亡时间也会高达上亿年。
不管怎样,这次发现的黑洞为科学家打开了一扇新的大门。它的存在为宇宙的诞生和早期星系的形成提供了研究资料。也通过这次发现,科学家能够进一步研究宇宙中的秘密。
其实黑洞被称作史瓦西黑洞,它是由史瓦西通过计算爱因斯坦的引力场方程而得到的结论,最早自然是被史瓦西发现,黑洞看不见摸不着,科学家通过观察黑洞附近X射线才确定下它的位置,科学界更是集合全球之力,成功拍出了世界上。