宇宙中最神秘的天體~:~黑洞~:~
宇宙中最神秘的天體~:~黑洞~:~
2011年2月5日消息，據美國太空網報導，黑洞演化的終點或許是成為一種讓人費解的，時間呈現停滯的時空狀態。現在，一項最新的研究提出了一種新方法，可以瞭解某個黑洞離到達演化的終點還有多遠。
黑洞是宇宙中最神秘的天體之一。簡單地說，它們就是當大量物質被壓縮進入一個極小的區域，從而使其物質密度達到極高的狀態。
儘管觀測顯示黑洞應當是宇宙中非常普遍的現象，但科學家們目前尚無法確切理解黑洞的內部狀況。愛因斯坦的廣義相對論通常會被用來理解黑洞的物理特性。
“但這是超出我們現有的物理知識的，”朱安·安東尼·瓦倫丁·克農(Juan Antonio Valiente Kroon)說。他是倫敦大學瑪麗皇后學院的數學家。“要想理解黑洞內部發生的狀況，我們需要發明新的物理方法。”
幸運的是，對於黑洞演化最終狀態的物理學描述可能相對更簡單一些。科學家們注意到，廣義相對論的一個解可以得出一種狀態，稱為“克爾時空”(Kerr spacetime)。學術界現在相信，克爾時空便是黑洞演化到終點時呈現的狀態。
“一般而言，相對論方程及其複雜，因此對於一個相對論系統，你應用這些方程的唯一方法便是借助電腦，”瓦倫丁·克農告訴記者說。“正因為如此，像克爾解這樣的情況實在是一種例外。克爾解是廣義相對論少數幾個清晰明確的解之一，擁有直接的物理學意義。”
克爾時空是“時間獨立”(time-independent)的，這意味著克爾時空中的任何東西都不會隨時間發生改變。這也就意味著，時間停滯了。處在這種狀態的黑洞事實上處於靜止狀態。
“有人可能會說，黑洞一旦演化到這一階段，就不會再發生任何改變。”瓦倫丁·克農說。
在他們的最新研究中，瓦倫丁·克農和他在瑪麗皇后學院的同事，湯瑪斯·貝克達爾(Thomas Backdahl)已經找到一個方程，可以描述一個黑洞距離達到克爾時空狀態還有多遠。
這一過程可以很快發生，甚至在數秒內完成，一切完全取決於其品質。為了應用這一方程，科學家們首先必須考察黑洞周圍的一個區域，成稱為“視界”。視界一般被定義為黑洞的邊界，任何物質，甚至光線，一旦進入視界範圍，將無法逃逸。
研究人員認為這項研究將有助於對黑洞的電腦類比，並使其更逼近真實的觀測資料。天文學家們認為大多數星系，包括我們所在的銀河系的核心存在超大品質黑洞。一些研究者認為這些黑洞正是克爾黑洞。
瓦倫丁·克農和貝克達爾已經將他們的研究結果發表在了1月19日出版的《英國皇家學會會報》A版。
而在2010年聖誕節時天文學家已通過錢德拉X射線觀測衛星發現了5000萬光年外一個年齡僅為30歲的黑洞存在的證據，這為我們觀察黑洞在“嬰兒期”的發展狀況提供了極其難得的機會。
這個黑洞可以幫助科學家更好地理解超大品質恒星爆炸後留下的黑洞和中子星的情況，以及我們銀河系和其他區域一些黑洞的狀況。
天文學家表示，新發現的黑洞是M100星系裏一顆被稱為SN1979C的超新星的殘留物。NASA的X射線探測衛星、歐洲宇航局(ESA)的XMM－牛頓天文衛星和德國倫琴X射線天文衛星顯示了在1995年至2007年期間觀測到一個一直很明亮且穩定的X射線源，暗示這是一個不斷吸入超新星殘留物的黑洞。
SN1979C是在1979年被一個業餘天文愛好者發現的，科學家們認為它是由一顆比太陽品質重約20倍的恒星毀滅後形成的。另外一個參與此項研究的天文學家亞伯拉罕· 洛布稱：“這可能是我們首次觀察到普通黑洞的形成，不過，探測這種黑洞的誕生地點非常難，因為需要觀測數十年的X射線。”
雖然有證據顯示這是一個新形成的黑洞，但也不能完全排除另外一種有趣的可能性：它是一顆快速自轉已知的最年輕的中子星。
“黑洞不會長大，只是吸收周邊的光線和物質。所以，現在和未來，這個年輕黑洞都不會破壞地球，只是為科學家觀察、研究黑洞提供了條件，”科學家說。
天文學家在2010年4月宣佈，我們的宇宙就像是俄羅斯套娃的一部分，可能棲身於一個黑洞內，而這個黑洞本身又是一個更大宇宙的一部分。根據美國印第安那大學的物理學家尼克丹姆·鮑勃拉姆斯基的方程，黑洞可能是不同宇宙間的時空通道，或者說，一種蟲洞。被黑洞吞噬的物質並未如之前理論預言的那樣塌縮成一個奇點，而是從黑洞的另一端以“白洞”的形式噴發出來。
美國宇航局2010年11月15日宣佈“錢德拉”天文望遠鏡發現了迄今宇宙中最年輕的黑洞，只有31年的歷史。黑洞是由超新星爆炸留下的殘餘物質形成的，是宇宙中最奇異的天體之一。即便是在這些奇異的黑洞當中，還有一些比其他的更極端。以下即是宇宙中最極端的黑洞。
1.最年輕的黑洞
SN 1979c超新星31年前爆炸產生的殘骸構成了迄今已知宇宙中最年輕的黑洞。這個超新星位於距地球大概5000萬光年遠的M100星系，1979年被一位業餘天文愛好者發現。那顆在1979年爆發的恒星正處於形成黑洞的理論品質限額(即相當於太陽品質的20倍左右)的邊緣。超新星爆炸以後，殘留的物質或是形成黑洞，或是變成密度極高的中子星。
美宇航局天文學家11月16日宣佈，“錢德拉”天文望遠鏡的最新觀測似乎傾向於這個超新星最終形成了黑洞。隨著物質墜入黑洞，它被加熱至數百萬度，釋放出X射線。如果原為SN 1979c超新星的物體是中子星，它釋放的X射線的亮度會隨時間逐漸暗淡，如果它是黑洞，X射線幾乎與以前一樣明亮，因為黑洞在不斷吞噬新物質。
最新觀測結果顯示，SN1979c在1995年至2007年釋放的X射線的亮度始終如一，所以，這個物體是黑洞的概率絕對更大——雖然它仍有可能是一顆高速旋轉的中子星，不斷噴發劇烈的高能粒子風。
2.最近的黑洞
距離地球最近的黑洞在2.4萬光年以外。作為名為V4641 Sagitarii的雙星系統成員，這個黑洞正在慢慢吞噬一顆常見的伴星。當它在1999年噴射狂暴的X射線時，無意中洩露了自己的藏身之地。最初，天文學家以為這個雙星系統距地球只有1600光年遠，但在2001年的後續觀測中，他們才發現它其實距地球2.4萬光年之遙。
3.最遠的黑洞
已知距離地球最遠的黑洞位於600萬光年遠的NGC 300星系。這個星系發現於2010年1月，也是第一個被發現潛伏在銀河系所屬“本星系群”外面的黑洞。與距離地球最近的黑洞一樣，這個最遠的黑洞也在蠶食一顆常見的伴星，它還是迄今測量的重量最大的恒星級黑洞之一。處於星系中央位置的黑洞的品質最終能膨脹到相當於太陽品質的數十億倍，不過，預示著恒星生命週期終結的黑洞品質僅僅是太陽品質的20倍。根據科學家目前掌握的資料，他們迄今只發現了三個品質相當於15個太陽的黑洞。
4.最大的黑洞
宇宙中品質最大的黑洞相當於太陽品質的180億倍，是此前記錄保持者的6倍，堪比一個小星系的品質。這個龐然大物位於距地球35億光年遠的OJ287類星體。天文學家在2008年通過觀察受這個更大黑洞引力場吸引的更小黑洞(這個黑洞本身的品質相當於1億個太陽)的軌道，測量了它的品質。
5.最小的黑洞
宇宙中最輕、最小的黑洞僅相當於太陽品質的3.8倍，跨度僅為15英里(約合24公里)，剛剛超過紐約曼哈頓島的長度。雖然個頭不大，但這個名為XTE J1650-500的黑洞仍然是破壞活動的發動機。與其他許多黑洞一樣，XTE J1650-500通過從伴星“竊取”氣體令自己升溫，釋放出X射線，洩露了行蹤。這些X射線的強度會根據黑洞的品質有所不同。通過觀測這些細微的變化，天文學家可以對黑洞展開測量。
6.最快的黑洞
如果形成黑洞的恒星正在快速旋轉，那麼這個黑洞也會跟著快速旋轉。相比靜止不動的黑洞，不停旋轉的黑洞可以更為緊密地控制住周圍的物質圓盤。迄今旋轉速度最快的黑洞名為GRS 1915+105，以每秒1000圈的速度旋轉。這幾乎是黑洞旋轉速度在理論上的最大限額。這一資料是通過計算恒星在崩潰前的旋轉速度算出來的。
另外於2007年10月份，赫爾姆斯彗星(17P/Holmes)突然增亮，這一壯觀、神秘的罕見天文現象震驚了全世界。波蘭科學家近日警告稱，當2014年赫爾姆斯彗星再次回來時，可能會引發一場由一氧化碳氣體導致的大爆炸。
赫爾姆斯彗星突然增亮，從一個單純的塵埃球變成一個明亮的圓形天體，人們用肉眼都可以看得到它。當時，彗星共噴射出大約1億噸塵埃進入太空，甚至比聖海倫斯火山噴出的火山灰還要多。儘管天文學家運用了數百架天文望遠鏡花了數個月時間進行跟蹤觀測，但赫爾姆斯彗星的這次戲劇性大爆發的原因仍然是個謎。
天文學家最初認為，在赫爾姆斯彗星逐漸接近太陽的過程中，彗核之外形成了一個由塵埃組成的外殼，將冰體隱藏於其之下。當彗星接近太陽時，表面快速升溫，冰體未經融化過程直接由固態昇華成氣態。氣體逐漸積累，並最終衝破外殼，彗星內部物質也噴湧而出。但是，驅動這種爆炸的燃料是什麼呢？彗星內部最明顯的能量來源就是當無序的水冰凝結成有序的雪花狀態結構時，這一過程會產生熱量。
但是，兩位波蘭研究人員發現，水冰凝結過程產生的熱量並不足以驅動如此巨大的爆炸。最近，他們在研究過程中又發現了一種新的燃料。波蘭華沙大學地球物理學家康拉爾德-科薩奇和波蘭科學院科學家斯拉沃米拉-蘇托維奇在近期出版的《國際太陽系研究雜誌》上發表相關研究論文稱，類比實驗顯示彗核內部的一氧化碳氣體壓力可以達到10千帕，這種壓力足以導致彗星內部物質噴湧而出。
事實上，赫爾姆斯彗星此前已爆發過兩次，一次發現於1892年，另一次發現於1893年。三次爆發都發生於彗星最接近太陽之後的大約200天。這為天文學家們提供了兩條重要研究線索，其一是彗核究竟需要多高的溫度才會爆發，第二就是赫爾姆斯彗星下一次2014年再次光臨時是否會再次爆發。
