文章
曾讓霍金賭輸!質量越來越大,自轉達光速95%的黑洞,有多神奇?
2023/09/12

天鵝座X-1,是人類發現的第一個黑洞。黑洞本就因為自身巨大引力和吞噬一切的特性備受矚目,但又是什麼,讓天鵝座X-1在一眾黑洞中脫穎而出呢?

天鵝座X-1的發現

1964年,位于美國新墨西哥州的白沙飛彈基地掀起了一場令人振奮的科學探索。當時,一枚亞軌道火箭騰空而起,搭載著一項引人注目的實驗設備——蓋革計數器。這個裝置的作用是探測來自地球之外的神秘X射線輻射。

X射線,被譽為僅次于伽馬射線的高能電磁輻射,其形成通常需要極為巨大的能量爆發。而蓋革計數器的任務,就是敏銳地捕捉并記錄這些X射線的存在。

如果檢測到地球之外的X射線源,往往說明它可能是一個高能天體或者一次高能爆發事件。在一次重要的實驗中,蓋革計數器總計探測到了8個X射線源,其中一個位于天鵝座方向,被命名為天鵝座X-1。這標志著天鵝座X-1的首次發現。

然而,盡管天鵝座X-1在1964年就被發現了,卻直到1971年,它才第一次被懷疑可能是一個黑洞。

霍金VS基普·索恩:天鵝座X-1是否黑洞?

在1971年,人們探測到了天鵝座的X射線源,并確認其光源對應體為一個發光的藍色O型恒星,這是一個質量大約是太陽的20倍的藍超巨星。然而,研究人員發現,這個藍超巨星的能量無法產生如此強烈的X射線,這讓他們很是困惑。

更令天文學家感到吃驚的是,在分析這個恒星的光譜時,研究人員發現光譜存在多普勒效應,表明恒星在擺動。也就是說,這個恒星可能有一個伴星!這兩顆星體組成了一個雙星系統,它們圍繞著一個共同的質心旋轉,公轉周期為5、6天,并且非常接近彼此。

可是,科學家卻從來無法觀測到這個伴星。根據公轉軌道參數,研究人員估算了伴星的質量,約為太陽質量的2.7倍到10倍。結合測量得到的X射線釋放范圍,進一步確定了伴星的體積應該很小,不會超過太陽。這些跡象表明伴星可能是一個致密的天體,如中子星或黑洞。

1974年,霍金與基普·索恩甚至為此立下了一個賭約,霍金認為天鵝座X-1并不是黑洞。與之相反的,基普·索恩卻認為天鵝座 X-1 雙星包含黑洞。

直到1990年,科學家通過大量觀測數據確定,這個天體的質量已經超出奧本海默極限。

奧本海默極限是美國原子彈之父奧本海默在1936年提出的重要理論。這個理論證明了存在一個臨界質量,如果一個熱能耗盡的星體質量超過了這個臨界值,它將無法成為一個穩定的中子星。相反,它將經歷無止境的坍縮,最終轉變成黑洞,或者形成介于中子星和黑洞之間的其他致密星體。

所以,這就證明了天鵝座 X-1 是一個黑洞和藍超巨星組成的雙星系統。

質量越來越大,轉的越來越快

天鵝座 X-1在2011年初次被測量時,距地球大約6100億光年,質量約為太陽的15倍,且當時它的自轉速度僅為光速的75%。

然而在2021年2月19日,一項最新的研究發現,天鵝座X-1質量已經達到了太陽的21倍,其與地球的距離約為7240光年, 自轉速度更是達到了驚人的光速的95%

在我們的認知中,黑洞和光速,是宇宙中最極端的兩個現象。而當一個黑洞以95%光速自轉時,對周圍的時空會產生怎樣的影響?

天鵝座 X-1黑洞自轉如此之快,周圍的空間也會被拖曳而旋轉。這種效應對星系中的物質帶來巨大影響。

黑洞會吞噬附近的物質,形成一個被引力約束的盤狀結構,即吸積盤。吸積盤會向外噴射高能粒子和輻射,形成所謂的「噴流」。噴流將能量輸送到宇宙中,影響整個星系的演化。

黑洞還能通過吞噬恒星和氣體云等天體增加自身質量。當黑洞吞噬物質時,在其周圍形成吞噬半徑。在這一區域內,物質逐漸靠近黑洞,并產生極高的溫度和能量。這些能量與物質最終被黑洞吸收,促使黑洞質量的增長。

黑洞對周圍星系的形態和演化也有重要影響。其強大引力能扭曲和干擾周圍星系與氣體云的運動方式。這種影響甚至可能引發星系間的碰撞和并合,進而形成更加龐大和復雜的星系結構。

黑洞和它周圍的空間,就像是梵高星空的畫面一樣,扭曲碰撞,而透露出一種詭秘而莫名華麗的美。

天鵝座 X-1的現象,其實在浩瀚的宇宙中算不上多特殊的個例。但是,它卻是我們探索黑洞的啟迪。它的機制以及對周圍空間的影響,為我們深入了解宇宙的本質和演化過程提供了巨大的參考價值。


參考資料

距地球7200光年:一個比太陽大21倍的黑洞,竟以95%的光速在自轉
太空中的奇跡:一個比太陽大21倍的黑洞

愛因斯坦認為:每秒30萬公里的光速,人類是無法超越的?
2024/05/08
為什麼會發生宇宙大爆炸?從愛因斯坦到楊振寧,他們都不知道
2024/05/08
亮度達太陽27倍,質量是地球33萬倍!天狼星系統為何是個傳奇?
2024/05/06
外星人存在是一場錯覺?地球之外,別的星球真的孕育不出生命嗎
2024/05/06
可怕的真空衰變:瞬間就能毀滅宇宙,現在可能已經發生了?
2024/05/05
旅行者一號距離地球243億公里,為什麼還能跟地球保持聯系?
2024/05/03
地球到底要去哪?秒速630公里向一個方向狂奔,我們卻渾然不覺!
2024/05/03
地球上,山的高度為什麼不能超過20000米?是什麼鎖住了山高?
2024/05/02
恐龍滅絕之前,到底經歷了什麼?你以為是一瞬間,其實是漫長處刑
2024/05/01
宇宙起源于138億年前,那麼宇宙在誕生之前,到底是什麼樣子的?
2024/05/01
美國使絆子無果,嫦娥七號反而大突破:參與國增加到7個,遠超嫦6
2024/05/01
宇宙到底有沒有邊緣?預計星系至少有2萬億個,九成以上是未知
2024/04/30
比太陽大21倍的黑洞,竟以95%的光速在自轉!靠近會發生什麼?
2024/04/29
遠超音速!地球自轉轉速高達463m/s,為啥人類不會被甩到外太空?
2024/04/28
來自天鵝座的神秘信號!1萬年前發信,能量高達1400萬億電子伏特
2024/04/28
月球上頻繁出現閃光,美國宇航局為何隱瞞真相?結論終于云開霧散
2024/04/27
從地球到銀河系,天文學家認為:人類永遠無法飛出宇宙?
2024/04/27
二級文明的證明,高維生物「打火機」,造一顆戴森球要多大成本?
2024/04/26
今天才明白,為什麼蘇聯的「挖穿地球」計劃,才突破一萬米就停了
2024/04/24
韓國學者:地球自轉軸偏了80厘米,人類抽地下水的惡果正在反噬!
2024/04/23