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NASA發現“超生黑洞”:每年能孕育500顆恒星 恒星是什么形成的?

  • 2019年12月2日 YaoEnHua來源:新浪網 360問答 962 60
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宇宙無邊無限,其中就有很多超大質量黑洞,科學家在探測時發現了新現象。北京時間12月2日消息,據英國每日郵報報道,美國宇航局最新發現一個超大質量黑洞,它一直以“瘋狂速度”孕育著恒星,平均每年可以誕生500顆恒星,這項研究有助于解釋氣態天體的起源之謎。

宇宙無邊無限,其中就有很多超大質量黑洞,科學家在探測時發現了新現象。北京時間12月2日消息,據英國每日郵報報道,美國宇航局最新發現一個超大質量黑洞,它一直以“瘋狂速度”孕育著恒星,平均每年可以誕生500顆恒星,這項研究有助于解釋氣態天體的起源之謎。

美國麻省理工學院研究人員使用錢德拉X射線天文臺和哈勃太空望遠鏡進行觀測,目標鎖定一個叫做“鳳凰星團”的遙遠星系群,該星系群中包含著一個超大質量黑洞,具備誕生恒星的理想條件。

與其他星系中心發現超大質量黑洞不同,在鳳凰星團內部發現的黑洞更弱,星系內部的氣體云易于冷卻,并開始孕育恒星,這是天文學家長期以來一直期待發現的一種現象。

黑洞有什么作用?

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”,其實不然。所謂“黑洞”,就是這樣一種天體:它的引力場是如此之強,就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論,引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什么影響,從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小,它對周圍的時空彎曲作用就越大,朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。

等恒星的半徑小到一特定值(天文學上叫“史瓦西半徑”)時,就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時,恒星就變成了黑洞。說它“黑”,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的,等一會兒我們會講到。

那么,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恒星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最后形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恒星主要演化成白矮星,質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大于三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。

這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑),正象我們上面介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恒星與外界的一切聯系——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比,黑洞是顯得太特殊了。例如,黑洞有“隱身術”,人們無法直接觀察到它,連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那么,黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢?答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上,由于引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恒星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是,有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”,還同時看到它的側面、甚至后背!

“黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著,新的理論也不斷地提出。不過,這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

恒星是什么形成的?

依據目前的恒星形成理論,分子云的核心(特別是高密度區)會因為重力不穩定,由片段的碎片開始崩潰(一般稱為自然的恒星形成,參考金斯不穩定性),或是因為來自超新星的沖激波,或是在附近的其他能量充沛的天文學過程觸發分子云中的恒星形成(一般稱為觸發的恒星形成)。部分的重力能量在崩潰的過程中會以紅外線的形式損失掉,其余的則會用于增加天體核心的溫度。累積的部份物質將會形成星周盤,當溫度和密度夠高時,氘的核融合將會被引發,并產生向外的壓力,結果將使崩潰減緩(但不會停止),而由云氣組合成的物質仍繼續如雨般的落在原恒星上。在這個階段,或許是由落入物質的角動量造成的,將會產生雙極噴流。最后,在核心的氫開始融合成為恒星,這時,還環繞在周圍的物質將開始被驅離。

原恒星的發展在赫羅圖上會遵循林軌跡,原恒星會繼續收縮,直到到達林邊界,然后收縮會以穩定的溫度繼續下去直到凱爾文-赫姆霍爾茲時標。質量低于0.5太陽質量的恒星將進入主序帶,稍重的原恒星,在林軌跡的終點仍將緩慢的塌縮,追隨著亨耶跡,以接近流體靜力平衡。

這種活動形式會使恒星的質量在大約一個太陽質量的附近。高質量的恒星形成過程,也有類似的演化(發展)時程表,但時間會短許多,而且也還未清楚的被定義出來。恒星后期的發展屬于恒星演化研究的范疇.

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