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黑洞真的很“黑”嗎?它又是怎樣被發現的?|十萬個為什麼

黑洞是現代廣義相對論中, 宇宙空間記憶體在的一種奇異天體, 在其視界內, 即使光子也無法逃脫它的引力束縛。 它完全不發射和反射任何電磁波, 儀器和肉眼都無法直接觀測到。

1967年美國物理學家約翰·惠勒

正式開始使用“黑洞”一詞。

這個聽上去酷酷的名字,

難道他真是特指一個又黑又深的洞嗎?

由上海市科協與上海廣播電臺聯合制作的電臺科普欄目《十萬個為什麼》邀請到上海天文臺傳播室的左文文博士, 聊聊神秘的黑洞。

黑洞, 從他的名字聽起來就好像是黑的, 我們沒有辦法看見。 我們需要先來瞭解一下我們為什麼會看到物體,

是因為有光子能夠進入到我們的眼睛當中。 而黑洞呢, 是指某一個時空區域, 由於它的引力特別特別地強, 以至於速度最快的光子都沒有辦法逃離它。 如果連光子都沒有辦法逃離, 那麼我們就沒有無法看見它, 所以我們就稱呼它為黑洞。

舉個例子, 想像一個瀑布, 水從高往低落下, 那麼有一個物體非常接近瀑布最高處的邊緣, 如果這個物體要從邊緣往外滑的話就非常非常地難, 它的命運就只能是從高處被水捲入落下來。

既然黑洞吸收了光子, 那麼我們又是怎樣發現黑洞的呢?

實際上, 黑洞周圍是異常明亮的。 因為, 物質要進入黑洞前, 首先會被吸到一個盤狀的東西上去,

類似土星邊上的光環。 這個盤, 我們叫做吸積盤, 物質在用我們初中就學過的引力能釋放的方式, 在吸積盤上釋放能量, 而吸積盤是百萬攝氏度高溫的等離子體, 放出大量X射線、伽馬射線。 1973年, 天文學家在天鵝星座中發現一個強大的X射線雙星, 其中一個是緻密天體, 另外一個是氣態恒星, 它們圍繞共同的品質中心轉動, 因此被命名為天鵝座X-1。 不像眾多的其他X射線雙星, 該系統中的緻密天體不可能是個中子星。

利用開普勒定律, 天文學家可以估算出該緻密天體的品質, 得到的結果大約是6倍太陽品質, 比中子星的品質上限還大很多。 因此, 天鵝座X-1 中的那個緻密天體不可能是中子星, 當然更不可能是白矮星了, 它必須是一個黑洞。

這是觀測得到的恒星品質級黑洞的第一個確鑿證據。

雖然黑洞的這些證據都只是間接的, 但確實是令人信服的。 目前, 觀測發現銀河系內恒星品質級黑洞的候選體已經不少, 而且利用高靈敏度X射線望遠鏡也已經能夠探測到其他星系中的恒星品質級黑洞候選體。 在20世紀末, 越來越多的證據顯示, 在大多數星系的中心有超大品質黑洞。

總之, 理論上發現黑洞已經有很長一段時間了, 觀測上可能永遠不能直接看到黑洞, 但令人信服的間接證據卻有很多。

《十萬個為什麼》節目

自3月1日起

每週一至週五18:45-19:00

週六、周日18:30-19:00時段

在上海新聞廣播

FM93.4、 AM990

中播出

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