M87黑洞是人類用事件視界望遠鏡拍攝到的第1個黑洞,該黑洞的照片已于2019年4月10日晚9:00發(fā)布供全人類欣賞。照片中的中間陰影部分是黑洞本體所在的位置,而外圍的火紅亮色部分是它的吸積盤。
M87星系中心黑洞的質(zhì)量是太陽的64億倍。地球的質(zhì)量高達60萬億億噸,然而太陽的質(zhì)量是地球的33萬倍,然而M87星系中心黑洞的質(zhì)量又是太陽的64億倍,可以想象它該有多么巨大。
根據(jù)照片中這個黑洞的質(zhì)量,通過史瓦西半徑公式計算就知道這個黑洞的視界直徑可達200億公里,相當(dāng)于太陽到海王星軌道距離的4倍多,可以說放下柯伊伯帶內(nèi)的整個太陽系都沒有問題。再比如太陽的直徑才不過139萬公里,這個黑洞的直徑已經(jīng)相當(dāng)于太陽直徑的1萬多倍,是地球到太陽距離的130多倍。
那么我們所看到的照片中陰影部分就是黑洞的本體嗎?其實黑洞的本體沒那么大,因為通常要超過黑洞本體直徑三倍距離的地方,物質(zhì)才可以被我們目睹,所以圖片中那個陰影部分直徑應(yīng)該是中心黑洞直徑的3倍左右,其長度或在500億公里以上,所以光陰影部分就能并排放下幾萬個太陽,放下整個太陽系也是綽綽有余。
而黑洞外面的吸積盤的直徑是中心陰影部分的3~5倍左右,那么吸積盤的直徑就應(yīng)該是1500~2500億公里。
黑洞是怎么形成的呢?中國科學(xué)院國家天文臺研究員陸由俊對記者說:“目前比較明確的是恒星級質(zhì)量的黑洞是恒星塌縮的遺骸;而大質(zhì)量黑洞則有可能由其它機制產(chǎn)生的中等質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)長大而成?!?/p>
所有的恒星都是核聚變反應(yīng)爐,在其中,輕元素(主要是氫)聚合成重元素。核聚變過程提供了恒星一生的大部分能量。不過,最終,核燃料耗盡,由中心產(chǎn)生的能量再也無力對抗外殼巨大的重量,引力開始起主宰作用。
1928年,印度研究生薩拉·瑪尼安·錢德拉塞卡乘船來英國劍橋?qū)W習(xí)天文學(xué)。在來英途中,錢德拉塞卡算出在耗盡所有燃料之后,多大的恒星可以繼續(xù)對抗自己的引力而維持自己——這就是所謂的“錢德拉塞卡極限”,約為1.44倍太陽質(zhì)量。
陸由俊解釋說:“這一數(shù)值對大質(zhì)量恒星的最終歸宿具有重大意義。一般來說,如果一顆恒星的質(zhì)量不到太陽質(zhì)量的9倍,最終會形成白矮星;9~25個太陽質(zhì)量左右的恒星會演化至超新星爆發(fā),再最后塌縮為中子星;而約25個太陽質(zhì)量之上的恒星會形成黑洞。”
當(dāng)這一恒星收縮到某一臨界半徑(“史瓦西半徑”,以德國物理學(xué)家、天文學(xué)家卡爾·史瓦西的名字命名,他是使用愛因斯坦廣義相對論方程證明黑洞的確能夠形成的第一人)時,其表面上的引力變得如此之強,以至于光線再也逃逸不出去。
根據(jù)相對論,沒有東西能行進得比光還快。如果光都逃逸不出來,其他東西更不可能:所有東西都會被引力場拉回去。這樣,就出現(xiàn)了一個事件的集合或時空區(qū)域,光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達遠處的觀察者——我們將這一區(qū)域稱謂黑洞,將其邊界稱作事件視界。? ? ? ? ? ?(摘自《科技日報》)