第章黑洞初探索
早在地(dì)球(qiú)時代,人類就(jiù)已經掌握了黑洞的幾種觀測手段,也是觀測黑洞這種“看”不見星體的主要方法。
因為不能直接如同恒星那般(bān)被看到(dào),因此觀測黑洞隻能用間接方法,其(qí)一便是(shì)恒星觀測法,通過長年累月地觀測某片星域內恒星的異常移動現象,發現這片(piàn)局域存在這一顆束縛這些恒星的黑洞。
這種辦法在這(zhè)裏行不通,因為這顆黑洞附近壓根沒有(yǒu)什麽恒星圍著它轉。
另一種辦法則是通過觀測黑洞的吸積盤,確定黑洞的存在。根據角動量守恒原理,在物質逐(zhú)漸接近並被吸入黑(hēi)洞的過程中,黑洞視界(jiè)外圍(wéi)會形成一個旋轉的吸積盤,人類可以通(tōng)過吸積盤中心(xīn)部分氣體碰撞產生的溫度輻射以及高強度(dù)x射線來間接發現黑洞存(cún)在。
可惜這種辦法在(zài)這兒也行不通,因為這顆黑洞周(zhōu)圍的物質早就被它(tā)吞光了,它沒有吸積盤,是一顆靜悄(qiāo)悄的黑洞。
第三種辦法其實也(yě)跟恒(héng)星有關,是前兩中辦法的集合體,乃是根據(jù)黑洞和可見恒星形成的天體係統來確定黑洞的存在,這種情況(kuàng)一般會有(yǒu)吸積盤,可惜也不(bú)適用於(yú)如今這顆黑洞。
第(dì)四種就是人(rén)們熟知的引力波,是通過兩顆黑(hēi)洞合並產生的引力波來判斷黑(hēi)洞的存在。顯然這顆黑洞老早之前就完成了合並,如今已(yǐ)經重新變成一(yī)個安靜黑(hēi)洞了,所以這種辦法也不行。
說起來人類派遣出(chū)去的星盟成員文明探測小隊之所以能發現這顆黑洞,原因都不是這四種觀測手段,而是他(tā)們發現了這顆黑洞所在處出現了引(yǐn)力透鏡效應。
在天體物理(lǐ)學中,引力透鏡效應大(dà)家(jiā)都耳(ěr)熟(shú)能詳,簡單的(de)說就(jiù)是強引力場扭曲路過的光路線,以至於讓在強引力場(chǎng)另一側的觀測者看到虛假的光源。
值得一提的是(shì),如果觀(guān)測者(zhě)一直停在固定位置觀測,是沒法發現自(zì)己看到是光源位置是真實還是虛假的,不過人類本就是在航行之中,仔細觀察對比自然就不難發現其中變化,也(yě)就因此發現了這顆黑洞。
不過到了如今近(jìn)距(jù)離之後,人類要觀測黑洞自然就不(bú)能用這(zhè)些(xiē)間接的辦法了,因為理論中還有(yǒu)一種直接能觀測到黑洞的辦法(fǎ),那就是霍金輻射。
也叫黑洞輻射。
霍金輻射並不遵守麵積定律(lǜ),而是黑洞越大霍金輻射反而越小,黑洞越小霍金輻射越(yuè)大,以至於一個實驗室中粒子對撞機撞出(chū)來的微型黑洞一出(chū)現就會瞬間消失,這也是科(kē)學家不擔心(xīn)實驗室弄出的黑洞有危險的原因。
霍金輻射的本質於量子場論有關,乃是與虛空中因為真(zhēn)空量子漲落自發產生的虛粒子對有關。
人類的科學(xué)理論中闡述這樣一種可(kě)能,當在黑洞事件(jiàn)視界附近由量子漲落(luò)產生的虛粒子對,其中負能粒子會被吸入黑洞(dòng),而正能粒子則會逃離黑洞,從黑洞外部看,這些逃離的正能粒子就是黑洞發出來的霍金輻射。
在這個過程中,黑洞吸入負能粒子從而使得它內部能量(liàng)降低,出現黑洞蒸(zhēng)發現象。霍金認為,由於黑洞為的普通時空不允許負能粒子穩(wěn)定存在,正能粒子(zǐ)進入黑洞而負(fù)能粒子逃離的現象不可能發生,所以霍金輻射隻能(néng)輻(fú)射出正(zhèng)能粒子。