来源:hao123百家号 时间:2022-03-05 14:22:31
1916年,德国著名天文学家卡尔 · 史瓦西,通过计算发现:如果某个天体全部质量都被压缩到很小的“引力半径”内,所有物质(包括光线)都会被囚禁在此;即在此距离内,任何物质都不可能逃脱。
这个定值,被称作史瓦西半径。这种神秘的天体,被美国物理学家 约翰·阿奇博尔德·惠勒 命名为“黑洞”。随着研究的深入,科学家给黑洞下了确切的定义:存在于宇宙空间中的一种天体,引力极强,可以吸入、吞噬、破坏一切,连光也无法逃脱!
虽然无法直接观测,人类通过间接的方式,了解到黑洞的存在。在观测到它对其他天体的影响后,获取了更多关于黑洞的信息。2019年4月,人类通过 视界望远镜 捕获到首张黑洞照片,命名 Powehi —— 意味:无限创造的黑暗源泉 。
数十年的科普宣传,黑洞被科学家们描述为:宇宙的怪物、死亡之地、俘获光的破坏性怪物。它可以撕裂恒星、吞噬任何靠近的物体。但在今年1月,NASA下属的哈勃太空望远镜,竟然发现黑洞可以促进恒星的形成!这到底是是怎么回事呢?
哈勃望远镜的首席研究员 Amy Reines 在 1 月 19 日的《Nature》杂志上,发表期刊称:矮星系 Henize 2-10 的中心黑洞,与其他黑洞的“ 已知特征 ”截然相反。它正在促进而非抑制其附近恒星的形成。
他表示:这是一个极具颠覆性的发现!研究小组成员在对 Henize 2-10 的成像、光谱分析中发现 —— 一股气流从黑洞延伸到明亮的恒星诞生区,如同一条完美的脐带,让逐渐稠密的云团形成恒星。
矮星系的 Henize 2-10 距离地球大约3000万光年,位于罗盘座(南方的 Pyxis 星座)。但其包含的恒星数量,仅有银河系的四分之一。
华中科技大学 物理学教授 雷卫华介绍道:银河系是原始星系不断生长、并合的产物。Henize 2-10 虽然历经宇宙演化,但就目前看来,它仍然保留原始形态,是小尺度星系,可以看成星系的“ 活化石 ”。
2010年,各国的科学家一直抱有疑问:Henize 2-10 是否会像其他星系一样,在中心存在着一个超大黑洞?科学家普遍猜测:Henize 2-10 星系核心发现X射线、无线电活动,很可能是中心黑洞吸积气体造成的。
NASA 天文学家 Reines 称:矮星系 Henize 2-10 距离地球仅有 3000万光年。这种距离下,哈勃望远镜可以清晰地捕捉到黑洞流出的图像、光谱证据。另外,令人震惊的是,黑洞流出后,不是抑制恒星的形成,而是正在引发新恒星的诞生!
此前,所有研究普遍认为:黑洞产生喷流、外流的速度非常接近光速。喷流、外流扫过的气体会被加热,在其路径上的气体会被驱散;这些效应无法使恒星形成。但,根据此次哈勃望远镜的观察结果,一切却截然相反。
Reines 表示:在 Henize 2-10 中发现无线电、X 射线以来,她认为它们可能来自一个巨大的中心黑洞。在观测到气体速度的螺旋状模式后,更加证明了她的推断。通过谱线多普勒频移的研究,她测量出不同位置的外流气体速度。
Henize 2-10 中心黑洞产生外流的速度非常低,与气体作用时也并未显著加热气体,反而其外流通过压缩气体,直接产生了触发恒星形成的效应。这证明 Henize 2-10 中心的黑洞正在创造恒星,而不是吞噬它们。
此前,科学家在很多活动星系,也观测到喷流的现象。众所周知,星云想要塌缩形成恒星,必须足够冷、足够稠密。此前研究认为:黑洞系统产生 喷流、外流的速度非常接近光速;喷流、外流扫过的气体会被加热,在其路径上的气体会被驱散。
这一切的效应,并不利于恒星的形成。因此,科学家通常认为:黑洞喷流、外流会抑制恒星形成。但是,哈勃对 Henize 2-10 的观测发现却完全相反,其中心黑洞活动产生的外流触发了恒星形成,这完全出乎了所有人的意料。
哈勃的光谱分析结果显示:Henize 2-10 的中心黑洞产生外流的速度很低,流出物以 100 万mile/h 的速度移动( 相对光速很慢)。黑洞与气体作用时,并未显著加热气体。反而是通过外流压缩气体,触发了恒星形成的效应。
哈勃望远镜观察到:Henize 2-10 的中心区域被拉出了一条 230 光年长的热气体外流桥。它将星系的黑洞、恒星形成区域二者连接起来。年轻恒星团垂直于流出物排列,向人们展示着它的传播路径。
华中科技大学 物理学教授 雷卫华介绍:黑洞本身并不会发光,但其强引力场会影响周围恒星、气体。比如:黑洞会俘获、撕裂靠近的恒星,吸食恒星残骸。质量超过太阳一亿倍超大黑洞可以轻松吞噬恒星、气体、物质,形成黑洞吸积盘。
在黑洞中,不同距离的物质绕黑洞的转速不同。在吸积盘上,这些物质通过速度差转动(不同半径下,以不同的角速度绕黑洞旋转),释放引力势能,加热气体形成热等离子体,热等离子体会产生辐射。
雷卫华教授认为:黑洞喷流、外流的形成机制主要有以下3种:
1、低吸积率,吸积盘无法有效通过辐射光子来冷却,炽热的吸积盘会向外抛射等离子体形成盘风(外流)。
2、吸积盘存在极强有序磁场,盘上等离子体通过磁力线向外抛射形成外流、喷流。
3、旋转黑洞,通过周围有序磁场提取黑洞的转动能,以加速周围等离子体形成沿着黑洞两极方向进行径直的喷流。
雷卫华教授表示:Henize 2-10 的中心黑洞产生外流的机制,可能是其中某一种。但具体是上述哪种机制主导,目前还没有足够的证据说明。
在我们的印象中,星系中心黑洞与星系是共同增长的关系,但与此同时,黑洞又是毁灭一切的根源,是令人可怕的存在。但在 Henize 2-10 上面,一切却恰恰相反。希望通过这次的研究,有助于我们理解黑洞与星系演化的关系,可以更好的认识黑洞的真面目!大家如果对黑洞有什么看法,欢迎在评论区讨论!
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标签: 恒星形成
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