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古老黑洞“現(xiàn)身”

科學(xué)家詳解“神秘天體”

2024年02月05日09:38 | 來源:人民網(wǎng)-《人民日報海外版》
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  在許多科幻小說和電影中,黑洞是一個超級神奇的存在,是有著吞噬一切物質(zhì)力量的“神秘天體”。近年來,這種引力極其強大、存在于宇宙空間中的致密天體,正通過日益先進的科學(xué)觀測和研究,緩緩走進人們的視野。

  近日,英國劍橋大學(xué)研究人員領(lǐng)銜的國際團隊利用美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡觀測到一個可追溯到宇宙大爆炸后約4億年的黑洞,其質(zhì)量高達太陽的幾百萬倍。研究稱,這是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老黑洞。

  “這一新發(fā)現(xiàn)讓我們看到,在如此早期的宇宙,就發(fā)現(xiàn)了如此大質(zhì)量的黑洞,這對現(xiàn)有的黑洞演化理論是一個挑戰(zhàn)。而且這個黑洞是存在劇烈吸積活動的,所以從黑洞吸積盤所發(fā)出的光可以被我們看到?!鼻迦A大學(xué)副教授、天文系副主任蔡崢對此表示。

  根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型理論,超大質(zhì)量黑洞由死亡恒星的殘骸形成,這些恒星坍塌后可能形成一個質(zhì)量約為太陽100倍的黑洞。如果以模型預(yù)期的方式增長,這個新發(fā)現(xiàn)的古老黑洞需要約10億年才能“長大”到望遠鏡所能觀測到的規(guī)模。

  “但這個黑洞增長得太快了,在宇宙大爆炸后僅4億年就長這么大,這對種子黑洞的質(zhì)量和增長速率都是極大的挑戰(zhàn),基本接近數(shù)值模擬的極限才能長成這么大的黑洞。這讓我們對早期宇宙大質(zhì)量黑洞的研究有了新的參照。”蔡崢說。

  近年來,隨著先進望遠鏡設(shè)備的應(yīng)用及計算能力的提升,越來越多的黑洞正被揭開神秘面紗。

  黑洞到底是什么?為什么我們要觀測和研究黑洞呢?

  “黑洞就是宇宙中質(zhì)量壓縮到不能再壓縮、密度極大的一種東西,它的引力足夠大,以至于光都跑不出去,但它里邊到底是什么我們還不得而知,因為任何已知的物質(zhì)都無法承受黑洞引力造成的壓強,物質(zhì)一旦進入黑洞,一般沒法出來?!辈虓樥f。

  黑洞也是一個星系生長的發(fā)動機。由于具有巨大的吸積作用,黑洞不斷把周邊天體吸進來,不斷“吞食”周邊物質(zhì),其吸積盤通過高密度旋轉(zhuǎn)、核反應(yīng)等,不停制造重元素,一些重元素又被巨大的光壓推到整個星系。這些重元素最終冷卻了整個星系的溫度,讓恒星、行星得以形成。

  “萬事萬物,大到星系的形成,小到生命的誕生,都跟星系中心的超大黑洞有很大關(guān)系。黑洞是宇宙中的奇點,也許能幫我們回答極其深刻的時空問題。”在蔡崢看來,探測和研究黑洞有助于人們了解宇宙中最早期巨型黑洞的成長機制、宇宙引力波現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化規(guī)律,以及宇宙最初形成及其基本物理規(guī)律。

  令人遺憾的是,長久以來,黑洞到底是由什么組成,至今仍然是一個謎。而這樣的神秘感也激發(fā)了創(chuàng)作者們對于黑洞的無限靈感與想象力,在影視作品里為人們構(gòu)建起令人驚嘆的黑洞內(nèi)外部影像。

  “對于活躍(正在吸積)的黑洞,目前科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)100多萬個了。但此次發(fā)現(xiàn)這么早的黑洞確實不多。我們希望能夠在宇宙更早期找到更多的大黑洞,盡早揭示黑洞和星系的形成與演化之謎?!辈虓樥f。

 ?。ㄐ氯A社記者魏夢佳)

(責(zé)編:袁菡苓、羅昱)

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