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狂欢之后的深思——首张黑洞图像没有回答的三大问题

时间:2019-04-15 10:08来源: 作者:admin 点击: 42 次
左图钱德拉X射线望远镜与事件视界望远镜同时拍摄的照片,显示了M87星系中心黑洞的“相对论性喷流”。右图事件视界望远镜拍摄的M87星系中心黑洞图像。图片来源:美国趣味科学网站4月10日,整个物理学界陷入一场集体狂欢中——位于全球各地的“事件视界望远镜”(EHT)拍摄的首张黑洞特写照片终于面世,这张照片

左图 钱德拉X射线千里镜与事故视界千里镜同时拍摄的照片,显示了M87星系中间黑洞的“相对论性喷流”。右图 事故视界千里镜拍摄的M87星系中间黑洞图像。图片源头:美国意见意义科学网站

4月10日,全部物理学界陷入一场集体狂欢中——位于举世各地的“事故视界千里镜”(EHT)拍摄的首张黑洞特写照片终于面世,这张照片是黑洞存在的直接证据,拉开了黑洞天文学新期间的序幕。

只管如斯,据美国意见意义科学网站10日报道,英国埃默里大年夜学黑洞钻研专家艾琳·邦宁说,黑洞的故事远没有停止,狂欢之后,我们应该明白,有几个与黑洞有关的紧张问题仍悬而未决。

黑洞巨大年夜的热、快物质喷流若何孕育发生?

中国科学院国家天文台钻研员陆由俊对科技日报记者先容说:“所有超大年夜质量黑洞都能吞噬相近物质,吸收穿过黑洞事故视界的物质,并以靠近光速的速率将另外物质喷射到太空中,天体物理学家称之为‘相对论性喷流’。”

比如,这次事故视界千里镜的摄影“模特”M87星系中间黑洞就因其令人印象深刻的喷射而声名显赫,它喷射的物质和辐射遍布全部太空。它的“相对论性喷流”如斯宏大年夜,以至于它们可以完全逃离周围的星系。

物理学家知道这种环境是若何发生的:在物质落入黑洞的引力井时,物质被加速到极快速率,然后此中一些物质“狼狈而逃”。但他们对这种环境发生的细节持不合意见,而最新“出炉”的这张图像及相关文件尚未供给任何具体信息。

邦宁说,要想弄清楚这些细节,须要将覆盖相称小范围的事故视界千里镜不雅测结果与更大年夜的相对论性喷射图像结合在一路斟酌。而且,她觉得,跟着位于银河系中间的超大年夜质量黑洞的图像问世,我们可能会得到不少谜底。由于银河系中间超大年夜质量黑洞不像M87星系中间黑洞那样孕育发生喷流,以是,对照两张图像可能会厘清一些问题。

广义相对论和量子力学若何统一?

每当物理学家聚在一路讨论一个真正令人感动的新发明时,可能都邑有人说:这一新发明或许有助于解释“量子引力”。量子引力是物理学领域最大年夜的未解之谜,是物理学江湖中的屠龙刀——得之可得世界。

陆由俊解释称,大年夜约一个世纪以来,物理学家应用两套不合的规则来解释万事万物:他们用广义相对论来解释诸如引力这样的大年夜事;用量子理论来解释异常小的事物。问题是,这两套规则难以统一。由于量子力学无法解释引力;而相对论无法解释量子行为。

那万有引力和量子理论互相之间就真的“方枘圆凿”吗?物理学家们可不这么想,他们盼望未来有一天,创建出一个大年夜一统理论,将这两者席卷此中,而这个未问世的大年夜一统理论可能涉及某种量子引力。

在首张黑洞图像发布之前,有科学家预测,它可能会在此问题上取得些许冲破。

但邦宁对此持不合意见。她解释说,新图像没有供给可能缩小两个领域之间差距的新物理学。

但她同时表示,人们盼望重新图像中得到谜底这一设法主见通情达理,由于黑洞阴影的边缘将引力带入微小的量子空间。

她说:“我们有望在异常异常靠近事故视界的地方,或者在宇宙异常异常早期之时,看到量子引力。”

霍金的理论和爱因斯坦的理论一样准确吗?

据陆由俊先容,在物理学家职业生涯的早期,斯蒂芬·霍金对物理学的最大年夜供献是“霍金辐射”理论。该理论觉得,黑洞实际上不是玄色的,跟着光阴的推移,它会发出少量辐射。这一点异常紧张,由于它表白,一旦黑洞竣事发展,它将开始由于能量损掉而异常迟钝地压缩。

邦宁说,事故视界千里镜没有证明或否认这一理论。

她说,像M87星系中间黑洞那样的巨型黑洞,与其宏大年夜的体型比拟,其发出的霍金辐射可谓“沧海一粟”。虽然我们今朝所拥有的最先辈的设置装备摆设可以探测到这些黑洞事故视界的豁亮毫光,但险些无法看清超大年夜质量黑洞外面的超暗闪光,是以,也很难发明其辐射。

她说,最微小的黑洞可能是得到这一谜底的要害。这些最微小黑洞是一些“夭折”的天体,其体型小到你可将其全部事故视界握在手中。而且,与这种微小黑洞的体型比拟,其辐射相对较多。

邦宁觉得,人类终极有可能会弄清楚若何制造或找到一个这样的黑洞并且检测到其辐射,从而验证霍金理论的准确性。

黑洞恍如一位遁世的隐者,身上背负着诸多有关宇宙的奥密,在对其惊鸿一瞥后,对其进行深入钻研,将揭示更多奥秘,让我们更好地懂得宇宙、懂得我们自身。(记者 刘 霞)

(责编:谭晓祺(熟训练生)、樊海旭)

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