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关于黑洞的研究方向都有哪些?优质

529次浏览| 2022-06-29 03:31:19 更新
来源:互联网
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黑洞是计算相对论(numerical relativity)的热门话题,尤其是双黑洞的合并。LIGO小组能根据探测到的引力波信号确定来自双黑洞,并确定双黑洞的质量,自旋,轨道等参数也是得益于计算相对论的发展。近几年计算相对论在黑洞合并取得的成果有,证实了黑洞合并事件是强引力波源。早期只能模拟最简单的迎面碰撞的双黑洞,结果是只有0.2%的质量变成引力波释放出来。这个一方面数值太小,难以探测,另一方面对更普遍的互相绕转的黑洞无法解释。后来人们通过模拟旋转黑洞的合并,发现最多可以有约10%的质量转化成引力波。而这两次引力波事件各有约5%的质量以引力波的形式释放出来,这也初步证实了计算结果。还有一个重要预测就是,双黑洞合并时,由于引力波辐射的不对称性,新黑洞可能获得极大的反冲速度,这种现象叫black hole recoil。计算机模拟的反冲速度最高可达5000km/s,足以逃脱星系的引力,变成流浪黑洞。这是广义相对论一个精彩的预测,它证实了引力波不仅可以携带能量,角动量,也可以携带动量。目前天文学家在积极寻找这样的候选天体。观测上面,高能方面有活动星系核(AGN)的观测,目前为止大体上还是处于一种建立database的阶段;还有x-ray binary的研究,不过这方面的研究基本是单纯把黑洞当成compact object,相对较少有研究会尝试辨认它们是脉冲星还是黑洞之类的,研究内容上和accretion disk,MHD之类的更有关系。

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一类是质量在几倍到几十倍太阳质量的黑洞,算是质量比较小的黑洞了,它们基本上都是大质量恒星演化到最后的结果。这种黑洞在每个星系里面都有,比如在银河系里就有很多,这种黑洞的质量在6-7倍太阳质量之间,它不是孤独存在的,而是和一个普通恒星组成了一个双星系统。天文学家们已经在银河系发现了几十个这个量级质量的黑洞,但是应该还有大量尚未被发现的。另一类是差不多每一个星系中心都有的超大质量黑洞,它们的质量在百万到百亿倍太阳质量之间。我们的银河系中心就有一个质量是4百万倍的太阳质量的黑洞,属于这种黑洞中质量较小的。这些巨大的黑洞一开始是怎么产生的还不是很清楚,但是它们肯定是通过吞噬所在星系里面的物质长大的。

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目前,天文学家认为星系中心超大质量黑洞的质量比之前预想的多40%。研究人员使用一种陆地勘测技术测量NGC4151星系的距离,它有一个活跃内核叫做“索伦之眼”,测量结果显示“索伦之眼”距离地球大约6200万光年,这将更精确地测量出该超大质量黑洞的质量。科学家对宇宙大爆炸理论存在许多疑问,其中最大的问题就是假定宇宙起源于一个奇点,但物理常见定律会对这个无限密集的奇点失效。加拿大圆周理论物理研究所三位研究人员提出了新的理论--宇宙是四维恒星死亡塌缩形成的四维黑洞喷射出来的“外膜空间”。

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