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科學家:100億光年以外的兩個黑洞碰撞,讓地球都為之震動0.1秒!
2023/10/01

對于我們普通人來說,1秒鐘的時間非常短暫,幾乎可以忽略不計,而0.1秒鐘的時間就更加短暫了,根據科學家的研究發現,前段時間,地球被一種巨大的沖擊力撼動,導致地球震動了0.1秒,而導致這次振動的源頭還在距離地球100億光年以外的區域,到底是什麼物質,能夠有如此強大的威力呢?根據科學家的研究得出,在宇宙中能夠釋放如此強大威力的天體也只有黑洞了,黑洞在很早的時候就被科學家提出了,早在1783年的時候,一位叫做米歇爾的英國業余愛好者給當時著名的卡文迪許寫了一封信,信中他認為宇宙中應該存在一種質量足夠大,能夠導致完全黑暗,連光線都無法從表面逃走的星星,當時科學家將其稱之為暗星。

這是關于黑洞最早的推論,之后法國科學家拉普拉斯也提出了關于暗星的概念,在1799年的時候,他出版了著作《天體力學》的第一版,在1916年的時候,愛因斯坦在廣義相對論中預言了一種天體,當這個天體的質量達到一定程度的時候,連光都沒有辦法逃離它的引力,由于這個天體的引力太過于極端,所以連愛因斯坦本人都不相信它的存在,在愛因斯坦廣義相對論發表的同年,德國物理學家卡爾史瓦西給了關于黑洞的引力場方程的第一個精確解,這個解說明,如果將大量的物質都集中在空間的一點,那麼就會使其周圍產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面,這個界面被稱為是視界。

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任何物質一旦進入這個視界,就會被巨大的引力吸進去,連光都無法逃離它的引力,後來這種不可思議的神秘天體被美國物理學家約翰.阿奇博爾德.惠勒命名為黑洞,由于當時人類的科技還不夠發達,所以科學家對黑洞只是一種猜測,但是在2019年的時候,科學家拍到了人了歷史上第一張黑洞的照片,這也證明了黑洞確實存在宇宙當中,曾經清華大學附屬天文台宣布,他們利用激光干涉重力波探測器,來測量太陽系外黑洞的質量,被測量的黑洞質量大約是480倍太陽質量,這一發現受到了全世界的關注,隨著人類科技越來越先進,科學家對黑洞的了解也越來越多,看到這里,相信很多朋友會產生一個疑問,就是黑洞是如何形成的?

科學家認為,黑洞的形成分為3種,第一種是大質量恒星發生超新星爆發形成,銀河系中絕大多數的恒星級黑洞,大部分都是由大質量恒星發生超新星爆發形成的,當質量超過太陽30倍的恒星到了主序星階段的末期,其內部的核聚變,開始生成鐵元素的時候,就會發生超新星爆發,這一瞬間,恒星內部的輻射壓消失,引力完全占據主導作用,然而由于恒星的龐大質量,所以所有的物質都會向中心集中,在這一時刻恒星內部的高溫高壓,就會直接形成一個黑洞,而這個黑洞會迅速吸收恒星的物質,成為一個質量在太陽三倍以上的黑洞。第二種形式就是大爆炸直接形成。

按照現在科學家的說法,我們的宇宙誕生于奇點大爆炸,宇宙萬物都是由大爆炸產生的,黑洞也不會例外,在我們的銀河系中心就存在一顆超大質量的黑洞,這顆黑洞被稱為是人馬座A*,它的質量達到了太陽的431萬倍,已經被公布照片的M87星系中心的黑洞,質量更是高達太陽的64億倍,像這樣的黑洞不可能是由超新星爆炸產生的,只有宇宙大爆炸才能夠形成這麼大的黑洞,在宇宙大爆炸的時候,某些區域中的物質密度很高,從而直接形成了黑洞,這類黑洞也是星系形成的原始力量,因為他們強大的引力能夠吸附大量的物質在其周圍,這些物質形成了原始恒星,進而造就了星系。

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除了這兩種模式之外,還有一種就是星體之間的碰撞,有一些特別大質量的恒星在運行過程中,和另一個大質量的恒星發生碰撞,在巨大的質量產生的引力作用下,相撞的恒星不需要演化到末期發生超新星爆炸,也能夠直接形成黑洞,在引力作用和勢能作用下直接撞擊成黑洞,也會在短時間內加速恒星內核聚變的反應,從而導致恒星發生超新星爆炸,變成黑洞,一般來說,恒星死亡以后的結果有三種,質量小的恒星死亡以后會變成白矮星,中等質量的恒星死亡以后會變成中子星,超大質量的恒星死亡以后可能會變成黑洞。

那麼科學家是如何知道這兩個黑洞碰撞的?這里需要注意的是,和我們平時所說的地震不同,這種震動是受到外力沖擊波產生的,會引起物體的變形,在2019年5月21日,距離我們100多億光年以外的兩個黑洞發生了碰撞,并因此融合合并在了一起。在它們碰撞融合的一瞬間,產生了難以想象的巨大能量。這種劇烈的能量爆發引起了時空的扭曲和振動,將引力以波的形式傳播出去。當引力波經過我們所處的時空區域時,它會像一股巨大的漩渦扭曲著周圍的時空結構,產生有節奏的壓縮和拉伸。這種時空變形在物理學中被稱為「引力波探測器效應」,它能夠對位于這個時空內的物體形狀產生影響。

後來科學家將其稱為是GW190521,雖然它只是讓地球周圍的空間發生了千分之一的變化,但是這也是人類歷史上第一次觀測到地球極其周圍空間因為引力波而產生振動,引力波是一種由愛因斯坦廣義相對論預言的物理現象,它是一種能量以波動形式傳播的擾動,是由物質和質量在空間中運動而產生的,它們的傳播速度是以光速來計算的,并且在傳播過程中傳遞能量和能量,引力波在2015年的時候被科學家證實,這是科學界的一大突破。

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這一發現由LIGO(激光干涉引力波天文台)合作組織完成,他們成功地探測到了兩個黑洞合并產生的引力波。這一發現不僅證實了愛因斯坦的理論,也為研究宇宙的新時代開啟了大門。

引力波的探測對于研究宇宙起源和演化有著非常重要的作用,它們能夠幫助我們更好的了解宇宙中的黑洞、中子星等等,而且我們還能夠借助引力波尋找暗物質,為了探測引力波,科學家們建造了一系列的引力波探測器。其中最著名的是LIGO和VIRGO(歐洲引力波探測器)。這些探測器利用激光干涉技術來測量引力波對空間的微小擾動。當引力波通過探測器時,它會引起激光光束的微小相位變化,從而被探測器捕捉到。通過觀測引力波,科學家們得出了一個驚人的結論,科學家發現,在黑洞碰撞的過程中,數倍甚至數十倍太陽質量的物質會轉化為引力波的能量并且釋放出來。

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這產生的峰值功率能夠達到整個可見宇宙的幾十倍,這些巨大的能量釋放對于宇宙帶來了巨大的影響,可能是周圍的天體產生振動或者變形,科學家發現,GW190521的產生是由于兩個質量分別為85倍太陽質量和66倍太陽質量的黑洞合并,但是恒星級黑洞質量的上限一般為50個太陽質量。因為根據現有理論推導,要是能產生50個太陽質量的恒星級黑洞,至少是比太陽重130倍的超大恒星發生超新星爆發。但是要是達到這種質量的恒星,在發生超新星爆發時會產生正反粒子,從而導致爆發極不穩定,這種爆發往往會把恒星炸的什麼都不剩,是不會留下可以坍縮成黑洞的殘骸的。

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所以科學家推測,這兩個黑洞可能是由小質量的黑洞合并而成的,在宇宙中有很多大黑洞都是由小質量的黑洞合并形成的,在未來,我們的銀河系和仙女座星系也會合并在一起,到時候它們中心的超大質量黑洞將會融合在一個更大的黑洞,科學家認為銀河系和仙女座星系會在40億年之后發生碰撞,可能很多人都覺得40億年離我們非常遙遠,不過科學家最新研究發現,仙女座星系的暈已經進入銀河系了,難道說仙女座星系和銀河系已經開始發生碰撞了嗎?在2020年的時候,《天體物理學》期刊上面發表了一組數據,證明人類在使用哈勃望遠鏡時,觀測到仙女座星系外圍的系暈和銀河系的系暈已經有了重合的跡象,系暈是一個圍繞銀河系的球狀區域,主要組成的部分是暗物質。

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暗物質之所以暗,是因為它不會發出任何電磁輻射,所以暗物質只能夠通過引力相互作用來研究,在光經過暗物質時,會像通過凸透鏡一樣發生彎曲,這就是引力透鏡效應,一般來說,星系暈是星系的邊緣區域,科學家根據研究得出,仙女座星系的光暈直徑大約有200萬光年,而銀河系也有自己的光暈,只不過銀河系的光暈要比仙女座星系的光暈小,如果將兩個星系的光暈計算在內的話,那麼銀河系的邊緣區域已經和仙女座星系開始重合了,不過大家不用擔心我們的地球會不會發生碰撞,畢竟宇宙空間實在是太大了。距離我們地球最近的一顆恒星是比鄰星。

比鄰星和太陽之間大約存在4.2光年,這個距離對于人類來說非常遙遠,如果我們把太陽的直徑縮小成1厘米,那麼比鄰星就是距離太陽280公里外的一顆玻璃球,所以即使仙女座星系和銀河系發生碰撞,對于地球來說,影響也不是很大,與其說是碰撞,還不如說是融合,到時候兩個星系中心的黑洞也會融合在一起,形成一個更大的黑洞,雖然現在科學家在宇宙中發現了很多黑洞,但是宇宙中最大的黑洞在哪里?現在科學家還不知道,目前人類能夠觀測到的宇宙直徑達到了930億光年,這并不是宇宙的全部范圍,宇宙或許比我們想要的還要大,宇宙到底有多大?目前科學家還在積極的研究當中。

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有可能我們的宇宙就是一個巨大無比的黑洞,而我們就身處于這個巨大的黑洞當中,除了黑洞之外,宇宙中還存在很多非常神秘的東西,比如說暗物質,暗物質在很早的時候就被科學家提出來了,科學家認為,我們的宇宙之所以膨脹,就是因為暗物質在背后推動著,暗物質占到了宇宙總質量的百分之95,而我們平時看到的恒星、行星、彗星、小行星等等占到了宇宙總質量的百分之5,這說明暗物質才是宇宙中最主要的物質,為了尋找暗物質,科學家們也做了很多努力,現在很多國家都建立了自己的實驗室,目的就是尋找暗物質,但是這麼多年過去了,科學家并沒有找到暗物質。

或許暗物質比我們想象的還要神秘,不過小編認為,人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,目前人類已經能夠走出地球,這說明人類科技發展的速度非常快,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨著人類科技的發展,人類一定能夠解開宇宙中所有的奧秘,到時候我們就能夠知道暗物質是什麼。小編希望人類能夠早日實現自己的夢想,希望這一天能夠早日到來,對此,大家有什麼想說的嗎?

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