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黑洞的神奇魔力 浩翰的宇宙高深莫測,無奇不有,其中最神秘的天體莫過于黑洞。這種“怪物”比森林中的老虎更兇猛,不管是什么東西,一旦進入它的勢力范圍,都會被吞吃掉,連骨頭也不吐出來。而且它還穿上了隱身衣,誰也看不見它,即使你用強光照射,用雷達探測,仍然找不到它的蹤跡。這種“怪獸”就是愛因斯坦廣義相對論預言的一種奇特天體。 黑洞為什么會有如此神奇的魔力呢?這需要從引力談起。我們都知道,即使是世界跳高冠軍,也不可能一蹦就跳到月球上去,其原因是地球有強大的引力。這種萬有引力存在于宇宙中任何兩個物體之間,引力的強弱取決于兩個物體各自的質量,也取決于兩個物體之間的距離。物體的質量愈大,引力就愈大。地球質量有60萬億億噸,地球半徑為6371公里,所以有很強的引力。人類想飛出地球。必須使宇宙飛船達到每秒11.2公里以上的速度。而太陽的引力更大,如果想從太陽表面發射宇宙飛船,飛船的速度至少要達到每秒618公里,才能掙脫太陽的引力,飛向另一顆恒星。萬有引力隨距離縮小而明顯增強。假如太陽不斷地收縮,其半徑便會不斷地縮小,而物質密度卻不斷增大。如果太陽的半徑從現在的70萬公里收縮到3公里,太陽就變成一顆超高密的天體。雖然其質量不變,仍為兩千億億億噸,但其半徑距離卻縮小了20多萬倍,此時每秒30萬公里的光線也無法從太陽表面射出,這樣太陽就變成了一個黑洞。 也許有些讀者擔心,如果太陽變成了黑洞,人類不是很危險了嗎?實際上不必擔心。科學研究表明,太陽是不會變成黑洞的,只有3倍以上太陽質量的恒星在晚年消耗掉內部的核燃料后,才會在自身的強大引力作用下坍縮,變成恒星級的黑洞。 如果將宇宙空間想象成一張平鋪的懸空的大紙,具有彈性且不易破,其四角用線拉住,那么任何放在上面的物體都會使之產生凹痕,物體愈重,凹痕就愈深。如果一個物體重量不變,體積越小,凹痕越深。假如將地球放在上面,那只有淺淺的凹痕。太陽會比地球的凹痕稍深一些。像黑洞這樣既小又重的超高密天體就會帶來極深極深的凹洞。 宇宙中不僅有幾個太陽質量的恒星級黑洞,還有更大的黑洞。我們知道地球與其他行星在繞太陽公轉,而太陽又帶著九大行星在銀河系公轉。整個銀河系有著1000多億顆恒星,它們是太陽的“兄弟姐妹”,天文學家推測在銀河系的中心有一個大黑洞,質量為300萬個太陽質量。這個大黑洞還不算宇宙中的巨洞。我們知道,在銀河系以外還有上千億個銀河系的“兄弟姐妹”,它們被稱為星系,在其他星系中還會有巨大的黑洞。 除了巨型黑洞外,還有微型黑洞。人們常說明察秋毫,秋天動物新生的細毛已經是十分細小了,其實微型黑洞比起秋毫還要小得多,它只有一萬億分之一毫米,相當于最小的氫原子中的原子核大小,連電子顯微鏡也無法找到、然而它卻比一座大山還重。當代世界級物理大師霍金在微型黑洞的研究中做出了重大的貢獻。 看來,宇宙實在是太神奇了,己超過神話中的一些想象。像《西游記》中孫悟空的“金箍捧”這樣一根小棍子怎么可能有上萬斤重呢?而宇宙中這種物質卻真的存在,而且還要重得多。捕捉“怪獸”——黑洞 連光線也沒本事從黑洞中逃出來,那么天文學家怎么在茫茫的太空中去“捕捉”這種身穿隱身衣的“怪獸”呢?天文學家想出一個巧妙的辦法,那就是在黑洞“伸出黑手”去捕捉和吞食其他星星時、從黑洞四周的“蛛絲馬跡”中抓住這雙黑手,從而“捕捉住”這種“怪獸”。 這有點像暴雨后洪水泛濫、淹沒了田野街道,人們已難以直接看到哪里有危險的深穴,卻可以從湍急的旋渦和沖入旋渦的流水聲響來進行判斷。 1994年,美國天文學家用哈勃望遠鏡對準了名為M87的星系,在這個星系中心發現一個盤狀物質,其旋轉速度高達每小時160萬公里,盤中心的范圍相當小,從盤的旋轉速度可以推算出中心的引力和質量,其質量高達30億顆太陽的質量。在如此小的范國內有這樣大的質量,惟一的解釋只能是黑洞。進一步的研究表明,這個宇宙“巨獸”已吞食了20億顆相當于太陽質量的恒星。 今年對黑洞的搜尋和研究已達到高潮。今年夏天,美國得克薩斯州的天文學家宣稱,他們己發現了8個新的巨型黑洞,使人類已知的黑洞數目增至33個。 天文學家還對黑洞的形成時間展開了爭論,以往不少天文學家主張先有黑洞,然后在它的強大引力下,吸引越來越多的恒星和其他宇宙物質圍繞它旋轉,才形成星系,所以黑洞曾被稱為星系的締造者。而哈勃空間望遠鏡新的觀測圖像表明,黑洞和星系可能是同時形成的。其后,黑洞不斷吞食星系中心的恒星與其他宇宙物質,而變成更大的黑洞,這有點像森林中的小老虎靠吞食其他小動物而長成大老虎一樣。首次發現中型黑洞 今年9月。天文學家對黑洞的搜尋又取得了新的突破。美國的科學家借助于去年發射的“錢德拉”X射線探測衛星,在名為M82的星系中發現了一個質量相當于500個太陽的中型黑洞,這樣大的新型黑洞還是首次發觀。過去人類發現的黑洞不是很小,就是異常大。 美國哈佛——史密森天體物理中心的天文學家安德烈姬·普雷斯維奇指出,“錢德拉”X射線探測衛星是在離 M82星系600光年遠的“極明亮”天體處發現這個新型天體的。這個極明亮天體比我們銀河系任何一個 X射線源都要亮190倍以上,它在3個月的時間內,亮度增加了6倍,而且其 X射線強度以 10分鐘左右的周期閃爍、變亮、變暗、再變亮…… 讀者不禁會疑惑,不是說黑洞不會發出任何射線嗎,到底這個極明亮的 X射線天體與新型黑洞是什么關系呢? 原來黑洞有極強的引力,會吞食周圍大量的宇宙物質,包括氣體、塵埃等。這些氣體、塵埃在黑洞強大引力的吸引下,以極高的宇宙速度繞黑洞旋轉、形成扁平的旋轉盤。莊旋轉過程中,這些高速氣體分子加速聚集,相互激烈碰撞,產生高達幾百萬攝氏度的高溫,并發射強大的 X射線,所以會出現一個極明亮的 X射線天體。從這個 X射線天體就可以推測出在這個扁平旋轉盤的中心有一個中型黑洞,10分鐘正是高速繞黑洞旋轉的熾熱氣體的公轉周期。 那么這種新型的中型黑洞又是怎樣形成的呢?它在那里又在“導演”什么有聲有色的“話劇”呢?有的天文學家認為可能是多顆恒星在晚年分別坍縮成小型黑洞后,再合并成相當于500個太陽質量的中型黑洞。筆者認為,這種可能性較小,因為恒星之間距離甚遠,上百顆恒星隨機地合并在一起不太可能。估計中型黑洞的形成會有新的機制。值得注意的是,新發現的這個中型黑洞的周圍廣大區域正是一個眾多恒星迅速誕生的地方。筆者認為,中型黑洞還可能“導演”新的太陽出世。參考資料:萬有引力大得驚人光線也難逃出掌心黑洞,填不飽的“怪獸”。
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沒有為什么,就如同為什么會有生和死的問題一樣.黑洞其實就是與目前可知的世界相反的那個世界,兩者對立統一.
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要問為什么,可以說是因為泡利不相容原理的有限性,白矮星可以借助電子的不相容原理對抗引力,中子星借助的是更強大的中子間的不相容原理,但是中子之間的不相容原理提供的反引力是有限的,當引力大到超過這個限度的時候,物體就會被引力壓成一個點,黑洞就形成了。