我們如何看見黑洞?
我們如何看見黑洞?
科學家們即將揭開黑洞的真面目。
難以置信地緻密、深邃和強大,黑洞體現了物理的極限。沒有什麼東西可以逃離黑洞,就連光也不行。
雖然黑洞激發了人們的想像,比如其他的一些科學概念,但實際上,沒有哪位天文學家真的見過黑洞。可以說,我們“聽到”過黑洞,科學家已經記錄了幾十億年前黑洞彼此碰撞所產生的引力波(時空漣漪)。
你見過的那些扭曲時空的黑洞照片其實全是藝術插圖。比如這一張:
這種情況可能很快將改變。目前,一個叫做“事件視界望遠鏡”的國際項目正在整合歷史上第一幅真正的黑洞影像。如果成功,這將是一個了不起的成就。由於黑洞的質量太大,近距離觀察它們的難度超乎想像。
為什麼沒有天文學家用望遠鏡看見過黑洞
大質量恆星自我塌縮,產生一個強大的引力區域,就連光也無法逃脫,這時黑洞便誕生了。天文學家推測,一些黑洞可能形成於大爆炸後混亂的早期宇宙。
想要看到黑洞,最大的問題在於,哪怕是超大質量黑洞(比太陽重幾百萬倍)也相對較小。
“天空中最大的黑洞是位於銀河系中央的那個黑洞。”亞利桑那大學天體物理學家迪米特裡奧斯·帕薩提斯(Dimitrios Psaltis)說,“拍攝黑洞的照片相當於拍攝月亮表面上一張DVD光盤的照片。”
而且,由於擁有強大的引力,黑洞往往被其他的明亮物質所包圍,很難看到黑洞本身。
因此,在尋找黑洞時,天文學家一般不是直接觀察,而是尋找黑洞引力和輻射效應的跡象。
“我們通常測量似乎圍繞天空中暗'點'旋轉的恆星和氣體的軌道,測量那個暗點的質量有多大。”帕薩提斯說,“如果我們知道的所有其他天體都不可能達到那樣的質量和黑暗程度,我們就認為這是那裡存在一個黑洞的有力證據。”
但我們確實擁有黑洞的間接影像
最好的一些黑洞間接影像來自於錢德拉X射線天文台。“黑洞物質的摩擦和高速運動會產生X射線。”美國宇航局(NASA)天體物理學家、錢德拉X射線天文台通訊專家彼得·艾德蒙德斯(Peter Edmonds)說。錢德拉X射線天文台的太空望遠鏡經過特別設計,專門用來觀察那些X射線。
例如,錢德拉X射線天文台記錄了2600萬光年之外兩個星系合併所產生的X射線暴。天體物理學家猜測,這些X射線暴來自於一個大質量黑洞:
同樣,下圖的紫紅色斑點是劇烈的X射線輻射區域,被認為是兩個星系(藍色和粉色環)碰撞時形成的黑洞:
以下是英仙座星系群中心區域發出的X射線和聲波,這是更加間接的黑洞證據:
在以下這個GIF圖中,錢德拉X射線天文台望遠鏡觀測到了銀河系中央那個黑洞發出的最大X射線耀斑。
以下是那個X射線耀斑的放大圖。
我們能看見黑洞向宇宙噴射物質流
以下這張合成圖(結合了哈勃望遠鏡和一架射電望遠鏡的數據)顯示了從武仙座A星系中心噴射出的能量和物質流。這些噴流的速度接近光速,證明了黑洞的強大破壞力。
下圖中的噴流被認為來自於半人馬座A星系中心的那個黑洞。人馬座A星系距離我們有1300萬光年。這些噴流比該星系本身還要長。
天文學家已經觀測到了圍繞黑洞旋轉的恆星
我們看不見黑洞,但我們能觀察黑洞對其周圍天體的引力效應。以下是這方面的一個炫酷動畫。
這是為期20年的數據,動畫中的恆星位於銀河系中央的那個超大質量黑洞周圍,該黑洞被稱為“人馬座A”。沒錯,那些恆星(其中一些的質量是太陽的很多倍)圍繞著該黑洞旋轉。
動畫中用黃線標示的S2恆星,其質量是太陽的15倍左右。這很大,但根本無法與人馬座A黑洞相比。據估計,那個黑洞的質量大約是太陽的400萬倍,它產生的引力使S2每小時沿軌道運行大約1770萬公裡,是地球繞太陽公轉速度的200倍(S2需要16個地球年才能走完一圈)。
我們還沒有直接觀察到人馬座A黑洞,但科學家猜測它就在那裡,因為除此之外無法解釋那些恆星的運行軌道。
“這些軌道以及開普勒定律的簡單應用,為那裡存在一個超大質量黑洞的觀點提供了目前為止最有力的證據。該黑洞的質量是太陽的400萬倍。”製作上述動畫的加州大學洛杉磯分校銀河系中心組解釋道。
以下是同一現象的另一個視頻。該視頻包含了歐洲南方天文台16年的觀測數據。這不是動畫,而是恆星的真正影像,加速3200萬倍。它們圍繞著一個神秘的空白中心“跳舞”。
我們還看不見黑洞,但我們能“聽到”它們的碰撞
兩個黑洞碰撞時,會釋放出巨大的引力波。
就像聲波擾亂空氣產生噪音一樣,引力波擾亂時空,拉扯物質,彷彿物質存在於一面哈哈鏡中。如果巨大的引力波經過你身邊,你會發現你的一隻手臂變得比另一隻更長。如果你的兩隻手上各戴著一塊表,你會發現兩塊表的時間不同步。
兩個黑洞碰撞時,會釋放出巨大的引力波。但到了14億年後抵達地球的時候,這些引力波已經變得非常微弱(就像石子落入池塘中激起的漣漪會隨著距離的擴大而變得越來越小)。
但在過去幾年裡,科學家已經可以利用LIGO和VIRGO聽到這些漣漪。LIGO和VIRGO是能夠探測這些微弱時空漣漪的大型全球實驗。
由於LIGO發現的引力波的頻率與我們能聽到的頻率範圍相若,所以科學家可以把它們轉換成聲音(但不是引力波的聲音,而是代表那些數據的音頻,引力波不會在真空中產生任何聲音)。
很快我們就可以看見真正的黑洞
由於銀河系中央的人馬座A黑洞相對較小,並且被非常多的阻隔物質包圍,因此需要一架很大的望遠鏡去觀測它。按照《自然》雜誌的說法,這架望遠鏡的性能必須比哈勃望遠鏡強大1000倍,這樣才能擁有足夠的分辨率進行觀測。
一個叫做“事件視界望遠鏡”的國際項目試圖解決這個問題。傳統的光學望遠鏡用越來越大的鏡面,來觀測宇宙中更小、更遠的物體。事件視界望遠鏡也是如此:它是一個如同整個地球般大小的虛擬望遠鏡。
2017年4月,事件視界望遠鏡團隊把全球多個地方(遠至夏威夷和南極)的射電望遠鏡連接起來,要這些望遠鏡在幾天時間內都對准人馬座A黑洞。該望遠鏡網絡是世界各地14個研究機構展開國際合作的成果。
麻省理工學院解釋道,這八架望遠鏡能“數清13000公裡之外一個棒球上的針腳”。該望遠鏡陣列產生的數據量很大,通過網絡傳輸數據耗時太久,乘坐飛機把每架望遠鏡產生的數據帶到同一個地方集中處理反而更快。
目前,科學家正在整合所有數據。他們希望,最終的圖像將呈現出事件視界,也就是黑洞最外層的邊界,光一旦進入就無法逃脫。事件視界可能被吸積盤包圍。吸積盤是明亮的、能量巨大的物質環,圍繞黑洞旋轉。它可能看起來像這樣。
,電星的裂變(《能量球理論》
星係都是電星的星系,星系中心都是電子星體。並無黑洞,也無奇點,更無時空蟲洞。
宇宙是星系的宇宙,大大小小的星系佈滿天空,星係是宇宙的基本組成單位。星系之間不能無限合併,當星系過大時會失去控制。星系團間不可無限聚集,當聚集到一定程度時會引發大爆炸。
銀河系通過不斷地星體吞併和不斷地捕獲星體,已發展到了很大的規模。銀河系在裂變中成長在裂變中壯大,從恆星階段的原子核裂變到中子星階段的中子裂,現在的銀河系已進入電星階段。
銀心是種電子結構,也就是它全部由電子組成。電子間在噴力與斥力的作用下平衡在一定的軌道上,電星是電子的鬆散的自由聚集。表面電子吸收光子後形成向內的噴射,所有的表面電子都同時向中心噴射,形成中心的高能高壓。中心能量匯聚後,又必定向四周輻射。
電子忽又向內噴射,忽又向外噴射,向內向外噴射取決於電子外面的光子壓力水平。電子只管吸收,壓力升高後哪裡是薄弱點就在哪裡噴射,薄弱點對應光子多的方向。集體向內噴射必然形成內壓升高,內壓升高後又必定向外噴射,向外噴射完後內壓又降低,又吸收光子向內噴射,如此反復。電子是處於內外壓力的噴射選擇的一種平衡狀態。
星體吸收了多少光子必定噴射出多少光子,向內噴射和向外噴射在總體上是大小相等方向相反的。星體的中心壓力來自表面的反彈光子所形成的向內壓力和高密度的光子形成的單位面積的碰撞力。
當電星的物質聚集達到一定時和中心的高能高壓足以壓碎電子時,電星爆發了電子裂變,電子在內外高強度光子的壓迫下轟然崩裂,組成球體的光子分崩離析,整個電子化成能量光子爆射出去,引發一定規模的電子連鎖爆裂,形成巨大的裂變效應,釋放出大量光子。
電子裂變與中子裂變原子裂變是不同的。中子裂變原子核裂變只是把核分開,並沒有放出更多的光子,它吸收多少光子也就放出多少光子。而電子裂變是直接把電子裂解成光子,裂變放出更多光子,放出光子大於吸收光子。
由於電星裂變釋放出更多光子使其聚集能力也變得更加強大,當星體靠近時被電星強大的光能量所解體,所引爆,和形成吸積盤。墜入地面的原子星體中子星體在下沉中被引爆,被裂解,和形成一些強大的宇宙射線。
銀河系在電子裂變中不斷成長,不斷吞食星體,不斷擴展空間。我們的太陽系在此時被銀河系所捕獲,成為銀河系的一顆行星。
太陽也是在大爆炸早期所形成,通過不斷的星體兼併最終發展成為一顆恆星,並爆發了超核裂變。太陽超核裂變使很多核裂塊被彈射至太空,裂塊間互相聚集形成眾多行星,衛星,小行星,小天體等,地球就在其中。後地球又捕獲月球,使之成為自己的衛星。太陽質量佔整個太陽系質量的99%還多,可見太陽在太陽系中佔絕對支配地位,其它行星衛星與太陽相比簡直是九牛一毛,猶如太陽身上抖落下來的跳蚤。
太陽在兼併和碰撞中形成自旋,自旋形成的旋轉光子場使一切行星衛星小星體維持在最強光作用處和平衡在赤道方向的扁平軌道上。
太陽正值聚集發展階段,銀河系的觸角伸向了它,太陽被銀河系的強大光能量所吸引,從而調整軌道向著銀河系運動。銀河系的聚集規模太宏大了,捕獲的恆星多大上千億顆,太陽與銀河相比簡直是蒼海一粟。
恆星一旦被捕獲,就失去了自主能力,它的運動軌道和聚集能力被嚴格約束了起來,只能按一定的軌道持續地繞銀心運動。也就是它不能隨意改變軌道去與其它星體相聚集,除非離得很近。
銀心發出的光子形成一種光子場,所有星體都是光子作用下的運動,都是向著銀心地聚集。銀河係也是運動的,星系之間在光能量的作用下相互吸引,相互運動,和相互聚集。銀河係不斷地進行著星系合併,其發展規模是越來越大。
銀心的電子裂變也是光子能量提升的過程,中心劇烈的電子裂變形成電子向中心的擠壓式和坍塌式衝撞,光子被做功而提升動能。電子裂變更重要的是釋放了球皮組織中的光子,把無動能的球皮光子提升為光速並釋放於空間,而實現能量的循環。宇宙星體由於質量的不同,中心壓力的不同,提升動能水平的不同其發出的光子速度也不一樣,光速是個變動值非光速不變。
宇宙是物質的宇宙,物質是種實在的東西,物質具有阻擋性和碰撞性。宇宙是能量球機制的運作,一切都是以能量球為核心的組合,運動,和循環。宇宙是光的宇宙,萬物都是光子動能的推動。
星系中心是電子星體,哪有什麼黑洞奇點?黑洞奇點是引力理論和相對論的產物,如果引力不存在,時空不可扭曲,那黑洞奇點還有存在的價值嗎?
任何理論都必須建立在正確的宇宙三大根基概念基礎上,沒有根基的理論猶如無源之水,無本之木。
物質是實在不是虛無,時空是絕對不是相對,運動是慣性不是引力。主流科學在三大根基概念上南轅北轍,背道而馳,那隻會在錯誤的道路上越走越遠,越陷越深。黑洞奇點大爆炸幾近神話。
宇宙物質之所以能循環,是因為它能夠循環,這都是宇宙循環選擇的結果。
不管解釋宇宙用的什麼方法,存有什麼樣的理論,不管在這個理論基礎上怎麼去計算,方法不完全,計算結果也會不完全,客觀上的宇宙是什麼狀態,是不能人為地想像。黑洞不脫離天體演化規律,持續地處於運動狀態。恆量是否是黑洞的標準只有一個,就是連光子也無法逃脫黑洞的吸引力,在觀察上困難重重。黑洞雖黑,但不能排除比光波強上萬倍,億倍的射線粒子逃逸。只充許黑洞蒸發,不充許散射是不符合客觀規律的,黑洞不是想像的那麼可怕,到底還是屬於天體的自然運動。一切天體在運動的過程中都會拋射微觀粒子,拋射的波頻與天體自轉,公轉的運動力成正比,λ=KFf,運動是拋射粒子的前題,不承認這一點是無法認識天體運動規律的。接受到了黑洞散射的微觀粒子,還是要進一步分析的;黑洞體積小,或許周邊還存在慧星式氣體物質,不同於塵埃,給確定位置帶來一定的難度。.
黑洞周圍扭曲的時空會形成透鏡效應,將身後星辰的映像扭曲成光亮的弧線。以此發現黑洞!