科學(xué)家們可能發(fā)現(xiàn)了一種全新的黑洞類型，比以往任何已知的黑洞都要小。圖為黑洞的想象圖
科技訊 北京時(shí)間12月6日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，近日的一項(xiàng)研究稱，科學(xué)家可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種全新的黑洞類型，其規(guī)模以往任何已知的黑洞都要小。
黑洞經(jīng)常出現(xiàn)在所謂的聯(lián)星系統(tǒng)中，由兩顆曾經(jīng)互相環(huán)繞的恒星演變而來(lái)。當(dāng)聯(lián)星的一顆恒星耗盡燃料，就可能以“超新星”的形式爆發(fā)，留下極高密度的中子星。如果質(zhì)量足夠大的話，就會(huì)形成密度大到連光線也無(wú)法逃脫的黑洞。然而，在已知密度最大的中子星和已知質(zhì)量最小的黑洞之間，存在著一個(gè)空白，科學(xué)家還沒(méi)有找到介于二者之間的中子星或黑洞。
研究人員仔細(xì)分析了約10萬(wàn)個(gè)聯(lián)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，最終在一個(gè)聯(lián)星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常小的黑洞，其質(zhì)量只有太陽(yáng)的3.3倍。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于物理學(xué)家理解導(dǎo)致黑洞形成的超新星過(guò)程，這同時(shí)也是某些元素形成和宇宙演化的關(guān)鍵。
天體物理學(xué)家分析了“阿帕奇天文臺(tái)星系演化實(shí)驗(yàn)”（Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment，簡(jiǎn)稱APOGEE）收集的數(shù)據(jù)，包括來(lái)自銀河系中大約10萬(wàn)顆恒星發(fā)出的光線情況。
此次的發(fā)現(xiàn)也是對(duì)2017年觀測(cè)到的兩個(gè)“巨型”黑洞的補(bǔ)充。這兩個(gè)黑洞的質(zhì)量分別是太陽(yáng)質(zhì)量的31倍和25倍，它們正在一個(gè)距離地球180萬(wàn)光年的星系中合并
恒星光譜的變化可以指示某顆恒星正在圍繞另一個(gè)物體運(yùn)行，而這一物體很可能是看不到的，比如黑洞。為了尋找附近可能存在黑洞的恒星，研究小組縮小了范圍，對(duì)200顆看起來(lái)較有希望的恒星進(jìn)行分析。
研究人員收集了這些恒星系統(tǒng)的數(shù)千張圖像。拍攝這些圖像的，是俄亥俄州立大學(xué)的“超新星全天空自動(dòng)觀測(cè)”（All-Sky Automated Survey for Supernovae）項(xiàng)目的20臺(tái)機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡。
在這些圖像數(shù)據(jù)中，一個(gè)恒星系統(tǒng)脫穎而出。研究人員將一顆紅巨星命名為“J05215658”，它似乎在圍繞一個(gè)巨大的隱藏天體運(yùn)行，后者的質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的3.3倍，比之前科學(xué)界所知的任何黑洞都要小。
天體物理學(xué)家將目前尋找黑洞的研究，比作在人口普查中只統(tǒng)計(jì)身高超過(guò)1.75米的人。由此可見(jiàn)，科學(xué)家目前對(duì)黑洞總體情況的了解十分有限。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家只知道黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的5到15倍。與此同時(shí)，中子星的質(zhì)量只有太陽(yáng)的2.1倍左右。如果中子星的質(zhì)量達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的2.5倍以上，它們本身就會(huì)坍縮形成黑洞。于是，黑洞可能質(zhì)量的下限與中子星之間就出現(xiàn)了空白，而發(fā)現(xiàn)的J05215658剛好填補(bǔ)了這個(gè)空白。
這項(xiàng)研究開(kāi)辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。該發(fā)現(xiàn)也是對(duì)2017年觀測(cè)到的兩個(gè)“巨型”黑洞的補(bǔ)充。這兩個(gè)黑洞的質(zhì)量分別是太陽(yáng)質(zhì)量的31倍和25倍，它們正在一個(gè)距離地球180萬(wàn)光年的星系中合并。
這一觀測(cè)是由激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）完成的，該天文臺(tái)由位于華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成。當(dāng)時(shí)的觀測(cè)結(jié)果一經(jīng)確認(rèn)公布，就引發(fā)了全世界的關(guān)注。這不僅是因?yàn)樗C明了LIGO確實(shí)可行，還因?yàn)樗婕暗馁|(zhì)量之大，是科學(xué)家前所未見(jiàn)的。
黑洞里面是什么？
研究人員仔細(xì)分析了約10萬(wàn)個(gè)聯(lián)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，最終在一個(gè)聯(lián)星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常小的黑洞，其質(zhì)量只有太陽(yáng)的3.3倍。上圖是室女A星系（M87）中心的超大質(zhì)量黑洞，由事件視界望遠(yuǎn)鏡在今年4月拍攝
黑洞是宇宙中最奇怪的天體之一，它們的名字十分恰如其分：沒(méi)有任何東西可以逃脫它們的引力，即使是光也不行。如果你太過(guò)接近所謂的事件視界，那你也將被困住或被摧毀。
在無(wú)比巨大的引力影響下，黑洞附近的逃逸速度大于光速，使得任何光線都無(wú)法從事件視界內(nèi)部逃脫。對(duì)于小型黑洞，你很可能無(wú)法在如此近距離的情況下存活下來(lái)?？拷录暯绲某毕ψ阋岳烊魏挝镔|(zhì)，使其像意大利面條一樣細(xì)長(zhǎng)，直到變成一串原子。物理學(xué)家稱這個(gè)過(guò)程為“意大利面化”（spaghettification）。但對(duì)于大型黑洞，比如銀河系等星系核心的超大質(zhì)量黑洞（它們的質(zhì)量即使不是恒星質(zhì)量的數(shù)十億倍，也有幾千萬(wàn)倍之多），穿過(guò)事件視界可能并不會(huì)發(fā)生什么嚴(yán)重的事。
從理論上說(shuō)，從我們熟悉的世界進(jìn)入黑洞世界應(yīng)該是有可能的，因此物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家一直想知道那個(gè)世界到底是什么樣子的。他們求助于愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論來(lái)預(yù)測(cè)黑洞內(nèi)的世界。在觀察者到達(dá)黑洞中心或奇點(diǎn)之前，廣義相對(duì)論的方程都還能很好地適用，在理論計(jì)算中，此時(shí)時(shí)空的曲率會(huì)變得無(wú)窮大。（任天）
