超级黑洞为什么那么大,黑洞与虫洞的关系

2019-06-10 | 见丰网
阅读(

超级黑洞为什么那么大,黑洞与虫洞的关系

提到宇宙中最大的物品,超大质量黑洞敢认第二没别的敢认第一。它的质量相当于170亿太阳的质量,但它的尺寸却只有我们的太阳系这么大。真是令人难以置信。与超大质量黑洞有关的最大一个谜题是,它们为什么会这么大?

多年来,天文学家们一直在对两种方案争论不休:要么超大质量黑洞一开始就非常大,要么超大质量黑洞一开始很小但它们后来开始以难以预测的速度扩张,该速度将打破我们目前对物理定律的理解。现在,感谢NASA哈勃望远镜提供的新线索,我们也许找到了最终的答案。

天文学家们找到了质量为太阳质量十万倍的黑洞候选者,这些巨大的物体将开启黑洞变成超大质量黑洞的过程。意大利比萨高等师范学校的Andrea Ferrara是研究团队的一份子,她表示:“人们一直在争论黑洞采取的是哪个形成方案。

我们的工作表明我们可以结束这样的争论,即黑洞其实一开始就很大并以正常的速度扩张,而不是一开始很小但以极快的速度扩张。”让人们对黑洞开始很大后来变得更大这一假设难以达成一致的原因,在于物理学家们很难找到可以形成超大质量黑洞的种子候选者,避开黑洞刚开始很小后来变大这一理论中出现的不可能的增长速度问题。比较合理的说法是质量相当于100个太阳的小型黑洞相互融合形成超大质量黑洞候选者,这些黑洞候选者从它们的周围吸收气体之后将变得越来越大。

一旦它们到达特定规模,它们的内部将发生塌陷,开始形成更大的黑洞。但没有人能够解释在我们宇宙的第一个超大质量黑洞形成的过程中,这些小型黑洞如何融合并及时(在大爆炸后不到十亿年的时间里)快速增长至数十亿个太阳的质量。于是,科学家们开始提出其它的可能性,如果超大质量黑洞直接由气体云(这样形成的黑洞一开始就很大并且会变得更大)形成会怎样呢?为了测试这一假设,Ferrara及其同事利用哈勃、钱德拉和斯皮策太空望远镜搜寻黑洞候选者。

他们找到了两个黑洞种子,这两个物体的质量是太阳质量的10万倍,直接由大量气体挤压形成。计算机模型显示如果一个超大质量黑洞真的由这些气体云形成,那么它将快速跳过早期的生长过程,这也能解释这些宇宙巨兽如何能够在大爆炸过后仅仅十亿年的时间内达到如此不可思议的质量。意大利国家天体物理研究所的Andrea Grazian说:“黑洞种子很难寻找,确定它们的检测也是一件非常困难的事。

不过,我们认为我们的研究已经发现了到目前为止最佳的两个候选者。”在没有更多黑洞候选者进行研究和寻找线索的情况下,确认这些气体云是超大质量黑洞的前身为时过早。该团队计划在X射线和红外线波长中进行后续观察,确定这两个黑洞候选者是否具备更多人们期望中的黑洞种子特性。比萨高等师范学校的Fabio Pacucci表示:“如果我们的发现能够被证实,那么它将可以解释这些怪兽黑洞的诞生。”

科学家表示,即使我们将外星文明想想的突破天际,他也只是存在于宇宙中的普通文明而已,免不了和地球一样,面临几次灭绝级的大灾难。

外星文明或比我们面临更多威胁,我们之所以找到不到他们,一是可能他们并没有发展成为高等生命,还有就是已经死亡,被黑洞吞噬。

在经历了漫长的搜寻之后,人类依然没有找到外星人存在的确实证据。天文学家把这一状态称为“大沉默”。但是现在美国一些科学家相信他们找到了外星人的“沉默”之谜:外星人都被恒星爆炸产生的黑洞所吞噬了,而未来的人类,也可能面临同样的命运。

科学家们认为ET不会出现在地球上的原因是和恒星的爆炸有关,恒星爆炸会摧毁外星文明。尤其是一种被称作“白矮星极超新星爆发”的事件甚至可能将外星生命全部吸入黑洞。

极超新星是极大质量的恒星生命的终结,由于其超强能量,影响范围巨大,甚至可以影响远在数千光年之外的天体。科学家们猜测,这种爆炸过程可能每数百万年会重复发生数次,这样就可能造成可能存在的生命体被彻底摧毁。

科学家举了一个例子,目前仙女座星系两颗恒星因衰老塌缩而形成的白矮星,正融合成一个超新星,它会渐变成一种密度更大的“白矮星超新星”,并最终发生爆炸,毁灭周围的一切生命。

在过去数百万年间,像这样体积较大的白矮星是极其不稳定的,并且爆炸的过程肯定发生过许多次,产生的黑洞吞噬掉周围行星上的生命,而外星人可能也在一次次这样的灾难中灭绝。

这也意味着生活在地球上的人类也可能遇到这样的灾难,虽然目前可能不会遭遇到黑洞的吞噬,但是宇宙中的伽马射线是人类的天敌,密集的伽马射线会极大的破坏地球的臭氧层,使人类暴露在宇宙射线之下,进而被毁灭。不过科学家们认为在近几百内发生这种事件的概率是比较低的。

我们的太阳已经步入了中年,在未来太阳也将死亡变成黑洞,地球落入黑洞后会经历什么?有幸存的可能吗?

黑洞是宇宙中破坏力极强的天体,黑洞强大的吸引力可以扭曲吞噬周围的一切物质。宇宙中最大的黑洞甚至可以达到太阳的500亿倍,这意味着一旦地球接近黑洞,我们瞬间就会毁灭。

黑洞的引力可统治整个星系,银河系中央就有一个黑洞,质量为400万倍太阳质量,如果地球开始接近黑洞。

首先我们会看到黑洞边缘发出明亮的光芒,因为黑洞边缘的物质在以接近光速运行,摩擦产生的热量可使得黑洞边缘清晰可见。其次,引力会把地球拉伸成意大利面条,这是我们看到的最后景象之前的画面,引力拉伸非常可怕,由于进入黑洞引力边缘的距离不同,拉伸会从地球最靠近黑洞的一端开始。

而地球另一端仍然处于正常的状态,此时的地球已经是意大利面条状态。这和霍金提出的宇航员落入黑洞的一致的,宇航员的脚开始接触黑洞边缘,被无限拉伸,而头部仍然在黑洞边缘之外,形成了意大利面条。萨米尔博士的发现指出,第三个场景会把地球变成一个不完美的副本,完全进入黑洞之后可以继续在高维时空存在。

萨米尔博士认为在黑洞内的高维时空中可以想象成在三维时空中被二维化的地球,地球虽然被拉伸消失,但信息仍然存在,宇宙的高维时空就是如此神奇。《星际穿越》中库伯通过黑洞穿越时空,用莫尔斯电码形式与地球联系,或许现在这是科幻,但宇宙的高维时空或许比这个还要神奇。

黑洞与虫洞的关系

有科学家提出,据黑洞天体很可能是产生其他宇宙的虫洞,但是却没有具体的证据来说明这一切是,著名科学家霍金曾经发出相关言论,来诠释黑洞与虫洞之间的微妙关系,我们一起来看看是怎样说的吧。

黑洞是内部具有强大引力场的天体,这样强大的引力使得即使是光也无法逃逸。爱因斯坦的广义相对论认为当物质被挤压成非常小的空间时就会形成黑洞。尽管黑洞无法被直接观测到,但天文学家已经鉴别了很多很可能是黑洞的天体,主要是基于对环绕在其周围的物质的观测。

法国高等科学研究所的天体物理学家蒂博·达穆尔和德国不莱梅国际大学的谢尔盖·索罗杜金认为这些黑洞天体可能是名为虫洞的结构。

虫洞是连接时空织布中两个不同地方的弯曲通道。如果你将宇宙想象为二维的纸张,虫洞就是连接这张纸片和另一张纸片的“喉咙”通道。在这种情况下,另一张纸片可能是另一个单独的宇宙,拥有自己的恒星、星系和行星。达穆尔和索罗杜金研究了虫洞可能的情形,并惊讶的发现它如此类似于黑洞以至于几乎无法区分两者之间的差别。

1:霍金辐射

物质环绕虫洞旋转的方式与环绕黑洞是一样的,因为两者扭曲环绕它们的时空的方式是相同的。有人提出利用霍金辐射来区分两者,霍金辐射是指来自黑洞的光和粒子辐射,它们具有能量光谱的特性。但是这种辐射非常微弱以至于它可能被其他源完全湮没,例如宇宙大爆炸后残余的宇宙微波背景辐射,因此观测霍金辐射几乎是不可能的。

另一个可能存在的不同便是,虫洞可能没有黑洞所具有的视界。这意味着物质可以进入虫洞,也可以再次出来。实际上,理论家称有一类虫洞会自我包裹,因此并不会产生另一个宇宙的入口,而是返回到自身的入口。

2:勇敢者的游戏

即便如此,这也没有一个简单的测试方法。由于虫洞的具体的形状不同,物质跌入虫洞之后可能要花费数十亿年之后才能从里面出来。即使虫洞的形状非常完美,宇宙最古老的虫洞目前也尚未“吐出”任何物质。

看起来似乎只有一条探寻天文学黑洞的途径,那就是勇敢的纵身一跃。这绝对是一个勇敢者的危险游戏,因为如果跳入的是一个黑洞,其强大的重力场将会撕裂我们身体的每一个原子;即便幸运的进入了一个虫洞,内部强大的引力仍然是致命的。

假设你能幸存下来,而虫洞恰好是不对称的,你会发现自己处在另一个宇宙的另一边。还没等你看清楚,这个虫洞也许又把你吸回到所出发的宇宙入口了。

悠悠球运动

“太空船也能做这样的悠悠球运动,” 达穆尔说道,“(但是)如果使用自己的燃料,你就能从虫洞的引力中逃逸”,然后探索另一边的宇宙。

不过在宇宙这一边的朋友也许得等上数十亿年才能再次见到你,因为在虫洞里的穿行时间将会非常漫长。这样的延迟使得在虫洞两边的有效通讯变得几乎不可能。如果能够发现或者构建微观虫洞,这种延迟可能短至几秒钟时间,索罗杜金这样说道,这潜在的支持了双边通讯。

研究黑洞形成和虫洞特性的美国俄勒冈大学尤金分校的斯蒂芬·许(Stephen Hsu),也认为利用观测区分黑洞和虫洞之间差别几乎是不可能的,至少利用目前的科技是不可能实现的。

3:外来物质

“黑洞最重要的特性就是落入黑洞的物体“有去无回”的临界点,而对此我们目前还无法进行测试。” 斯蒂芬说道。但目前被认为是黑洞的天体也可能的确是黑洞而非虫洞,这种情况也并非不可能。目前存在不少关于黑洞形成的可行情景,例如大质量恒星的坍塌,但有关虫洞是如何形成的则仍是未知数。

虫洞可能与宏观的黑洞有所不同,它需要一些外来的物质保持自身稳定,而这种外来物质是否真实存在又是个未知数。

索罗杜金认为虫洞的形成方式可能与黑洞相差无几,例如都来自于坍塌的恒星。在这种情境下,物理学家一般认为会产生黑洞,但索罗杜金认为量子效应可能会阻止坍缩形成黑洞的过程,转而形成了虫洞。

4:微观黑洞

索罗杜金称这一机制在更完整的物理学理论下将不可避免,后者统一了重力和量子力学的理论,它是物理学界长久以来的梦想和目标。如果这一理论是正确的,那么以往我们认为会形成黑洞的地方,就可能会形成虫洞。

而这一猜想并不是没有方法对其进行测试,有的物理学家认为未来的粒子加速器实验将能够产生微观黑洞。这种微观黑洞有可能放射出可以计算的霍金辐射,以证明产生的是黑洞而非虫洞。但是如果索罗杜金猜想的是正确的话,那么形成的会是一个微观虫洞,因此将不会产生任何辐射。“通过这样简单的测试就能辨别产生的是黑洞还是虫洞。”

虫洞的另一个优点在于能够解决所谓的黑洞信息悖论。黑洞唯一能够释放出的就是霍金辐射,但这些霍金辐射将如何携带最初落入黑洞天体的原始信息,目前还尚不清楚。这种混乱效应与量子力学相冲突,后者禁止这种信息的丢失。

“从理论上来说,虫洞要比黑洞好的多,因此它不会发生信息丢失。” 索罗杜金说道。由于虫洞没有视界,物体无需转成霍金辐射就能自动离开虫洞,因此也就不存在信息丢失的问题

本文地址:http://disc.gxjf100.com/201906/96209.html


【责任编辑:阿诺】
分享到:
关键词: 超级黑洞