91精品国产手机在线-白筒袜嫩萝双腿之间乳白液体-青青操手机在线视频观看-日本中文字幕人妻日韩-日韩精品在线观看视频网站-天堂资源中文最新版在线一区-欧美专区一区二区三区-国产综合亚洲欧美在线-国产精品久久久久久福利69堂

  1. 首頁(yè) > 生活百科 >

觀測(cè) 十年前我們測(cè)量了一個(gè)黑洞，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)當(dāng)年“小看”了它( 二 )


天鵝座X1除了能夠產(chǎn)生X射線的致密天體之外，還包含一個(gè)大質(zhì)量伴星HDE 226868。HDE 226868是一顆光譜型為O型的藍(lán)超巨星，以5.6天的軌道周期繞著一個(gè)看不見(jiàn)（這說(shuō)明它不像普通恒星那樣由核反應(yīng)供能）的伴星運(yùn)轉(zhuǎn)。
隨后烏呼魯衛(wèi)星（Uhuru）的觀測(cè)揭示了它神秘的光譜特征——它在100毫秒的時(shí)間尺度上表現(xiàn)出明顯的X射線強(qiáng)度波動(dòng)，意味著這個(gè)X射線信號(hào)來(lái)源于一個(gè)較小的發(fā)射區(qū)域。


觀測(cè) 十年前我們測(cè)量了一個(gè)黑洞，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)當(dāng)年“小看”了它
文章插圖

Cyg X-1的光學(xué)觀測(cè)和想象圖｜圖片來(lái)源：NASA
但是在隨后的十多年里，對(duì)于天鵝座X1的本質(zhì)——究竟致密天體是黑洞還是中子星，天文學(xué)家們一直眾說(shuō)紛紜。
20世紀(jì)70年代的時(shí)候，作為黑洞研究的知名物理學(xué)家霍金和索恩甚至為此而打賭立下了字據(jù)，霍金認(rèn)為應(yīng)該是中子星，而索恩認(rèn)為是黑洞。
到了上世紀(jì)90年代，越來(lái)越多的觀測(cè)證據(jù)表明，這個(gè)系統(tǒng)中心應(yīng)該是黑洞，霍金才簽字表示認(rèn)賭服輸。


觀測(cè) 十年前我們測(cè)量了一個(gè)黑洞，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)當(dāng)年“小看”了它
文章插圖

霍金和索恩打賭認(rèn)輸簽字圖
盡管霍金已經(jīng)認(rèn)輸，然而在發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)40多年之后，仍有許多問(wèn)題等待科學(xué)家解答。比如，距離。距離是了解一個(gè)系統(tǒng)最基本的特征參數(shù)。但直到2009年的時(shí)候，我們?nèi)詿o(wú)法精確測(cè)量它與地球之間的距離，當(dāng)時(shí)只能確定其變化范圍在3588光年到8154光年之間。
距離的不確定也因此影響了質(zhì)量的測(cè)量，因此也無(wú)法確定這顆中心黑洞的精確質(zhì)量。當(dāng)時(shí)認(rèn)為這顆黑洞質(zhì)量在2.7倍太陽(yáng)質(zhì)量到10.6倍的太陽(yáng)質(zhì)量之間。
這個(gè)質(zhì)量在很大程度上超過(guò)了中子星的托爾曼-奧本海默-沃爾科夫（Tolman-Oppenheimer-Volkoff，簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)OV ）質(zhì)量極限——3倍太陽(yáng)質(zhì)量，所以基本上確認(rèn)中心致密天體就是黑洞。
就黑洞而言，它可以說(shuō)是宇宙中最為簡(jiǎn)單的一類(lèi)天體。從物理上而言，只需要三個(gè)參數(shù)（質(zhì)量，自轉(zhuǎn)和電荷）就可以完整的描述黑洞。
也就是說(shuō)，只需要知道這幾個(gè)參數(shù)，就可以將不同的黑洞區(qū)分開(kāi)來(lái)。這也就意味著我們地球上的不同物品，不管是桌子還是手機(jī)，當(dāng)它掉入到黑洞中的時(shí)候，形狀以及組成材質(zhì)的信息統(tǒng)統(tǒng)就在黑洞當(dāng)中消失了，最終只可能保留質(zhì)量等信息。
不過(guò)對(duì)于天文學(xué)中的黑洞更為簡(jiǎn)單一些，因?yàn)樘幱谛请H空間的黑洞周?chē)ǔ６紩?huì)有星際介質(zhì)存在，也就是會(huì)有自由電荷存在，加入黑洞帶電，那么肯定很容易達(dá)到電平衡，所以，其實(shí)只需要“質(zhì)量”和“自旋”兩個(gè)量就可以完整地描述一個(gè)天文學(xué)當(dāng)中的黑洞。
作為歷史上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)恒星級(jí)黑洞系統(tǒng)，除了質(zhì)量的測(cè)量之外，天文學(xué)家還想對(duì)黑洞的自轉(zhuǎn)速度做一個(gè)測(cè)量，從而對(duì)于它做一個(gè)完整描述。這將是天文學(xué)家深入研究其系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
但由于當(dāng)時(shí)觀測(cè)精度和測(cè)量手段的限制，科學(xué)家們一直無(wú)法對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的基本性質(zhì)進(jìn)行精確的測(cè)量。
直到2011年，茍利軍和他的合作者們發(fā)表了一系列論文，對(duì)天鵝座X1的系統(tǒng)參數(shù)首次進(jìn)行了全面而精確的測(cè)量。
他們通過(guò)三角視差方法，利用VLBA數(shù)據(jù)對(duì)源距離進(jìn)行測(cè)量，然后通過(guò)光學(xué)波段伴星的光變曲線和視向速度曲線擬合得到了黑洞質(zhì)量、伴星質(zhì)量等系統(tǒng)參數(shù)，這種測(cè)量黑洞質(zhì)量的方法也被稱(chēng)為動(dòng)力學(xué)方法。
然后通過(guò)擬合錢(qián)德拉X射線數(shù)據(jù)測(cè)量黑洞吸積盤(pán)最內(nèi)半徑的位置，進(jìn)而測(cè)定黑洞自旋參數(shù)。他們得出的測(cè)量結(jié)果是：天鵝座X1距離我們約6067光年（等價(jià)于1.86千秒差距），其中包含一個(gè)14.8倍太陽(yáng)質(zhì)量、以72%的光速轉(zhuǎn)動(dòng)的克爾黑洞。
天體測(cè)量方法大揭秘
通常而言，是指通過(guò)兩個(gè)不同位置，測(cè)量某個(gè)天體相對(duì)于遙遠(yuǎn)背景的視線角度變化，然后在已知兩個(gè)位置距離的情況下，就可以通過(guò)求解三角函數(shù)得到測(cè)量者到物體之間的距離。這種方法是最古老也是目前被認(rèn)為測(cè)量距離最為可靠的方法之一。
距今將近2500年的古希臘天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家阿里斯塔克斯就利用類(lèi)似方法測(cè)量了地月之間的距離。不過(guò)，由于距離越遠(yuǎn)，物體對(duì)于視線變化所張開(kāi)的角度變化就越小，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量難度不斷加大。
因此這種方法多應(yīng)用于一些臨近天體的距離測(cè)量中。
之所以能夠利用地面上的望遠(yuǎn)鏡對(duì)于天鵝座X1的距離進(jìn)行測(cè)量，也是因?yàn)榉植加诿绹?guó)10個(gè)地點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡，能夠通過(guò)干涉方式形成一個(gè)直徑幾千公里的虛擬望遠(yuǎn)鏡，從而可以分辨出微小的角度變化。
這種技術(shù)和2017年拍攝黑洞照片的望遠(yuǎn)鏡所使用的技術(shù)一致。

推薦閱讀