黑洞視界附近廣義相對論是否成立?專家:今晚的照片將回答
2019年04月10日18:59

原標題:黑洞視界附近廣義相對論是否成立?專家:今晚的照片將回答

超大質量黑洞“證件照”即將公佈。黑洞究竟是怎樣的?

“黑洞是宇宙中最優美的天體,它的極端引力場提供了研究廣義相對論和量子物理的完美實驗室。” 4月10日,從事天體物理,宇宙學研究的上海交通大學物理與天文學院特別研究員祖穎在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者專訪時說。

祖穎說:“這是人類曆史上第一個以高解像度的觀測拍攝到黑洞影子的照片,代表了人類科學和技術高速發展道路上的一個巔峰時刻。對我們天文學家而言,雖然我們已通過恒星軌道的觀測精確測量了銀河系中央黑洞的質量,但畢竟‘眼見為實’。而且,這張照片將回答我們更多之前不知道的問題,如黑洞的吸積盤形狀如何,黑洞的自轉是快還是慢,在黑洞視界附近廣義相對論是否成立等問題。”

位於新墨西哥州的超大型天線陣是由27個獨立的無線電望遠鏡組成的。圖片來源:NRAO/AUI據祖穎介紹,黑洞是宇宙時空中的緻密結點,這些結點內的引力十分強大,大到連光也沒有辦法逃脫。目前,有確鑿證據證明,存在的黑洞有兩種,一種是恒星死亡後塌縮形成的恒星級黑洞,這種黑洞的質量為3到100個太陽;另外一種是星系中央的超大質量黑洞,它的質量是幾十萬到幾十億個太陽。銀河系中央的黑洞就有400個太陽質量,而事件視界望遠鏡觀測的另一個目標,M87星系中央的黑洞高達50億個太陽質量。

祖穎進一步解釋:“黑洞可通過吸積大量物質,將這些物質的引力勢能轉化為能量釋放出去。這些能量巨大,如一個超大質量黑洞釋放的光能比整個星系所有的恒星釋放的光都要亮。”

祖穎解釋說,“黑洞是會增長的,它增長的方法是靠吸積周圍的氣體,如天文學家在2012年發現了銀河系中央有一圈氣體雲正在飛向黑洞。不過,黑洞即便增長很大,如有些超大質量黑洞會有幾十億個太陽質量,它們的‘勢力範圍’是很小的,幾乎不對星系中的其他的恒星造成影響。而且,我們的太陽因為在繞著銀河系高速旋轉,所以,不會直接掉落進銀河系中心,被黑洞吞噬,這就跟地球為什麼不會被太陽吞噬是一個道理。”

“黑洞本身是死亡(恒星死亡,氣體被吞噬)。有些宇宙大爆炸一開始產生的小黑洞就像霍金提出的霍金輻射效應那樣蒸發消失,但是,大部分黑洞都一直存在。” 祖穎補充說,“這些黑洞中有的比較活躍,如很多超大質量黑洞能吸積很多氣體,然後,釋放出巨大的熱能和輻射,也會有大量的噴流現象,而有的黑洞比較安靜,我們銀河系中央的黑洞屬於較安靜的一位。”

《星際穿越》被稱為是一部準確描述黑洞的影片,符合愛因斯坦的廣義相對論方程式。那麼,如果一個人如同影片中的男主角掉進黑洞會怎樣?外面的人看他,是否是他會停留在視界邊界,而他本人會進入扭曲的時空?

祖穎說,“這個人應該還沒掉進黑洞就被黑洞的潮汐力撕裂成碎片了。如果他有意識地完整掉進去的話,的確會如你所說一半是永遠停留在視界邊界,另一半也許正在黑洞的彎曲時空裡遨遊。”

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