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7.5亿光年外,一颗恒星被黑洞吞噬前,给人类送上一份大礼
7.5亿光年外,一颗恒星被黑洞吞噬前,给人类送上一份礼物——奥秘的幽灵粒子。
它在彻底沦为黑洞食物之前,也算是最后熄灭了一把,给咱们留下了一个它曾经存在过的证据。
黑洞周围是宇宙中最恐惧的区域,任何胆敢闯入这里的天体都会晤识到黑洞的恐惧。
咱们知道,两个物体之间的引力与距离的平方成正比,在天体、尤其是黑洞这样恐惧的天体周围,状况尤为显著,这种引力差就叫做潮汐力。
即使是一团体,在黑洞左近,他的头和脚遭到的引力都会十分渺小,而这样的引力差就会将他撕得比面条还长,以致于撕碎。
关于天体来说,就更是如此了。
一颗恒星一旦闯入黑洞的权利范畴内,就会被潮汐力撕成碎片,这种现象就叫做潮汐破坏事情。
接上去,期待恒星碎片的命运,就是成为黑洞的腹中餐了。
在距离咱们7.5亿光年的位置上,这样的恐惧事情就在演出。
这次潮汐破坏事情被迷信家们命名为AT 2019dsg,事情的主角是一个品质到达了太阳4000万倍的超大品质黑洞。
在黑洞吞噬恒星的环节中,恒星物质减速向黑洞着落,会构成渺小的吸积盘,同时监禁出弱小的辐射。
在2019年4月9日的时刻,迷信家们初次在地球上接纳到这次潮汐破坏事情中发生的渺小耀斑。
在可见光和X射线波段,它都显得十分夺目,并且起初在无线电波段也被检测到。
这个时刻,它还只是一次性普通的潮汐破坏事情。
到了2019年10月1日,事情不一样了。
位于南极洲的IceCube中微子探测器突然显示信号,接纳到了迄今为止能量最高的中微子之一,迷信家们将其命名为ICA。
接上去的钻研显示,这一次性的中微子,正是来自于AT 2019dsg。
那么,中微子是什么呢?它为何显得如此关键呢? 所谓的中微子,是驰名物理学家泡利所预言的一种粒子。
它是宇宙中仅次于光子的第二多粒子,体积十分十分小,品质也简直为0,并且简直不与其余粒子有相互作用。
正因如此,中微子简直可以穿梭一切物质,包含地球,因此它的探测就显得十分难,这也是它被称为幽灵粒子的要素。
如今,迷信家们曾经找到了探测中微子的方法,并且建设了许多中微子试验室。
经过这些中微子试验,迷信家们发现了少量的中微子和中微子起源。
而IceCube在2019年10月接纳到的这一次性,是能量最高的一次性。
德国电子同步减速器(DESY)的天文学家、来自德国波鸿大学的Anna Franckowiak引见:“它轰入南极冰层的能量高得惊人,到达了100t电子伏特。
相比之下,这个能量是位于日内瓦左近的欧洲粒子试验室CERN的大型强子对撞机这个环球上最弱小粒子减速器所能制作的最高粒子能量的10倍!” 荷兰莱顿大学的天体物理学家Sjoert van Velzen示意:“宇宙中的高能中微子有着未知的起源,妇孺皆知,这关键是由于这些中微子确实十分难以观测。
而这一次性的成绩,将是咱们第二次追踪到高能中微子的起源。
” 据引见,上一次性迷信家们确认的高能中微子起源,是来自于40亿光年以外的一个耀变体,也就是喷流正对着地球的生动星系核。
而这第二次,只要0.2%的概率与AT 2019dsg。
也就是说,咱们基本可以确定,这一次性高能中微子,来自于黑洞撕裂恒星的事情。
雷同来自于DESY的天文学家Robert Stein示意:“这是初次发现的与潮汐破坏事情关系的中微子,它给咱们带来了关键的证据。
潮汐破坏事情中还有很多是未被了解的,而这一次性探测到的中微子指向了一个在吸积盘左近放射出高速粒子的弱小核心引擎。
结合无线电波、可见光以及紫外波段的望远镜观测数据,咱们有了额外的收获,证实了潮汐破坏事情可以成为一个渺小的粒子减速器。
” 依据第二篇关于中微子的论文,钻研人员猜想这些中微子很有或者来自于黑洞的相对论性喷流。
其中详细的原理,迷信家们还没有一个定论,但目前他们以为,这或者是吸积盘外部和事情地平线之间的物质在黑洞的弱小磁场力作用下向两极移动并被放射进来的结果。
有计算机的模拟结果以为:当这些相对论性喷流里的磁场相互纠缠的时刻,会发生一个弱小的电场,带电粒子在这个电场里会取得渺小的能量,减速到凑近光速。
这些喷流继续的期间可以长达几百天,这也就解释了为什么在这一次性潮汐破坏事情中,检测到中微子的期间比电磁波辐射要晚了差不多半年。
如今,繁多的观测曾经越来越不能满足迷信家们的钻研需求了,像这样的多角度探测将会变得越来越关键。
随着人类的探测手腕越来越多,彼此之间的协作越来越严密,咱们也将会拨开越来越多的迷雾,看到这个宇宙的实在面目。
身材有毛病的名人的有哪些?
霍金 海伦凯勒 爱迪生 贝多芬 梵高
假设宇航员被黑洞吸走会出现什么?
宇宙有许多可以消灭一样物品的方法。
在太空,假设你尝试屏住呼吸,你的肺部就会爆裂;假设你吸入空气中的每一个粒子,你则会在几秒内晕过去。
在一些中央,随着你身材的热量被抽出,你会被冻僵;在另一些中央则是热得让你的原子变成等离子。
但在泛滥宇宙可以除掉一团体的方法外面,我以为没有比把一团体送进一个黑洞这更令人入迷的了。
跟我想法一样的还有事情视界望远镜的迷信家海诺·法尔克,他问道:“处于/掉进一个旋转的黑洞内会是怎么的体验呢?这是无法观测却可以推算的…我跟不同的做过这类推算的人聊过,然而我年岁越来越大了,总是忘事。
”
这是一个极端幽默的疑问,也是一个迷信可以给出回答的疑问。
那就让咱们一摸索竟吧。
这是一个黑洞外的事情视界外的重大歪曲的时空图片。
随着你越来越凑近这渺小品质的位置,空间变得越发笔挺,最后去到一个甚至连光都无法逃脱的位置:事情视界。
那个中央的半径仅仅由黑洞的品质、光速和狭义相对论所选择。
实践上,存在一个不凡的点,一个奇点,在那里一切的品质都集中到固定的、球面对称的黑洞上。
(皮克斯拜·厄舍·约翰森马丁)
依据咱们的引力论,爱因斯坦的狭义相对论,有三个要素选择了黑洞的半径,如下:
品质,或是物质的总量和相对应须要构成和开展成该黑洞目前形态所需的能量总量。
角动量,或是自旋力,即用以测量黑洞自身领有的旋转运动总量。
实践上,一切存在与咱们宇宙的黑洞都应有着渺小的品质,渺小的角动量和微细的电荷数。
这让黑洞变得尤为复杂。
当一个品质足够渺小的星体完结了它的生命,或是两个品质足够大的恒星残留物融合,黑洞就或者构成,附带着一个与它的品质相称的事情视界以及一个由陨落物质盘绕而成的吸积盘。
当黑洞旋转,事情视界里外的空间都会随之转动:这就是参考系拉曳效应,黑洞发生的这个效应十分渺小。
(欧洲航天局/哈勃,M·科莫歇尔)
普通来说,咱们想到黑洞都会想象是更便捷的那种:仅仅由它的品质去形容。
它有着盘绕奇点的事情视界,一个盘绕着这个点的光无法逃逸的区域。
这个区域是一个完美的球面,有着分开光能逃逸和不能逃逸的边界——事情视界。
事情视界处于新奇点一切方向都等距的位置。
这是一个简化版的事实黑洞,但它是思索出当初两个不同位置所出现的物理现象的好开局:事情视界以外和事情视界以内。
一旦你跨过门槛构成一个黑洞,一切事情视界以内的物品都会伸直成一个奇点,也就是至少是单维的。
没有任何三维的结构可以完整无缺。
(ASK THE VAN/伊利诺伊大学香槟分校物理学院)
在事情视界之外,重力就会像你平常所预期那样施展作用。
空间由着渺小的品质所笔挺,这造成宇宙内的一切天体都遭到一个朝向核心奇点的减速度。
假设你是从距离这个黑洞很悠远的距退出始,处于运动形态,让一个天体掉入黑洞,你会看到什么呢?
假定你能坚持固定不变,你就会看见这个陨落的天体朝向着这个黑洞,缓慢地减速远离你。
它会向着事情视界减速, 坚持着雷同的色彩,而后奇异的事情将会出现。
它似乎会慢上去,逐突变淡,色彩变得更红。
不过,它不会齐全隐没;不会很快,不会真的隐没。
而是,它会凑近一种形态:变得越来越强劲,更红和更难侦测。
事情视界就像天体光线的渐近线;假设你足够细心肠观察你总能够看到它。
这位艺术家的印象描画了一个类太阳的星体,随着它凑近黑洞而被潮汐搅扰所撕裂。
之前就曾经陨落的天体依然可见,虽然它们看上去是强劲而发红的(它们随便地转变为白色以致于人类眼见无法观察到)这与距离它们穿过事情视界的期间总数成比例。
(欧洲南边天文台,欧洲航天局/哈勃,M·科莫歇尔)
如今,想象一个相反的场景,但这次,不要想象你在观察那从远处坠落的天体,而是想象你自身就是这个坠落的天体。
那么你所教训到的将是齐全不同的。
事情视界似乎比你预期远远更快地变得更大,随着空间的曲率变得更猛烈。
在事情视界周围,空间是如此地歪曲以致于你开局看到外面宇宙的重影,似乎它们是反射或折射出来的。
而一旦你穿过进入到事情视界以内,你不只仍能看到外面的宇宙,还能看到事情视界以内的一局部宇宙。
你接纳到的光会蓝移,但随着你无法防止地跌向奇点,又会再次红移。
在最后的时辰,空间会怪他乡看上去齐全平面。
这之中的物理是复杂的,但计算则很明晰明了,而且由科罗纳多大学的安德鲁·汉密尔顿最优雅地在超过2000年代末到2010年代初的一系列报纸中演算出来。
汉密尔顿还依据这些计算发明出一系列壮观的可视化图像来展现当你跌入一个黑洞或者看到的现象。
审核这些结果的时刻咱们能够学到一些物品,而这之中大局部是跟咱们直觉相反的。
要弄明确就要扭转你想象空间是什么样子的模式。
通常,咱们以为空间是一个运动的结构,咱们以为观察者是被掷于某处。
但在事情视界外面,你总是处于运动之中。
空间从基本上是出于运动中----就像一条移动人行道---继续始终地将在它之中的一切传向奇点。
事情视界的里外,空间,视乎于你如何将它视觉化,就像电动人行道或是瀑布一样流动着。
在事情视界,即使你以光速奔跑(或是游走),也没有方法克制空间的流动,这流动会将你拖向核心的奇点。
(安德鲁•汉密尔顿/天体物理联结钻研所/科罗拉多大学)
它移动一切的速度是如此地快以致于及时你以正正与奇点相反方向的有限大的力减速,你依然会落向这个核心。
在事情视界以外的天体的光照旧会在各个方向与你相遇,但你仅仅能够在事情视界内看到这些天体的一局部。
选择任何观察者能够看到的分界限是由一条心形线数字地形容的,这条心形线的最大半径局部波及事情视界,而最小半径的局部在奇点处完结。
这象征着,这个奇点,虽然是一个点,但肯定地衔接了一切掉入其中的一切其余事物。
假设你和我同时掉入到事情视界的相反两端,在跨界出现之后咱们就将永远无法看到对方的光。
当你掉进黑洞或仅仅是十分凑近事情视界,它的大小和规模会显得比实践大小大得多。
关于内在观察者看着你掉出来,你的消息会被编入到事情视界中。
当黑洞消退时这个消息会出现什么依然未被解答。
安德鲁•汉密尔顿/天体物理联结钻研所/科罗拉多大学)
个中的要素的在于宇宙自身的永久处于运动中的结构。
在事情视界里,空间移动得比光速快,这就是为什么没有任何事物能逃出黑洞。
它也是一旦处于黑洞中,你开局看到诸似乎一事物的重影这样的奇异现象的要素。
你会经过问“奇点在哪里”这样的疑问来了解这个情理。
在黑洞的事情视界内,假设你向恣意一个方向肯定,你会最终遇上奇点自身。
因此,令人惊奇的是奇点会出如今一切的方向!假设你的双脚正指向你减速的方向,你会看到它们在你下方,但同时你也会在你的上面看到他们。
这一切计算起来都很含糊其辞,虽然它十分地违犯直觉。
而这仅仅是关于一个简化的状况:不旋转的黑洞。
在2017年的4月,8个与事情视界望远镜关系的望远镜阵列全都指向梅西耶87。
这就是一个特大品质黑洞的样子,它的事情视界是十清楚晰可见的。
只要经过甚长基线干预测量技术咱们能力到达足以构成这样的图像的解析度,但也潜在或者有一天咱们能够将其提高至数百倍。
这个阴影与一个旋转的(克尔)黑洞相分歧。
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