科学家详解“神秘天体”

发布时间:2024-12-05 23:23:34 来源: sp20241205

  在许多科幻小说和电影中,黑洞是一个超级神奇的存在,是有着吞噬一切物质力量的“神秘天体”。近年来,这种引力极其强大、存在于宇宙空间中的致密天体,正通过日益先进的科学观测和研究,缓缓走进人们的视野。

  近日,英国剑桥大学研究人员领衔的国际团队利用美国詹姆斯·韦布空间望远镜观测到一个可追溯到宇宙大爆炸后约4亿年的黑洞,其质量高达太阳的几百万倍。研究称,这是迄今发现的最古老黑洞。

  “这一新发现让我们看到,在如此早期的宇宙,就发现了如此大质量的黑洞,这对现有的黑洞演化理论是一个挑战。而且这个黑洞是存在剧烈吸积活动的,所以从黑洞吸积盘所发出的光可以被我们看到。”清华大学副教授、天文系副主任蔡峥对此表示。

  根据标准宇宙模型理论,超大质量黑洞由死亡恒星的残骸形成,这些恒星坍塌后可能形成一个质量约为太阳100倍的黑洞。如果以模型预期的方式增长,这个新发现的古老黑洞需要约10亿年才能“长大”到望远镜所能观测到的规模。

  “但这个黑洞增长得太快了,在宇宙大爆炸后仅4亿年就长这么大,这对种子黑洞的质量和增长速率都是极大的挑战,基本接近数值模拟的极限才能长成这么大的黑洞。这让我们对早期宇宙大质量黑洞的研究有了新的参照。”蔡峥说。

  近年来,随着先进望远镜设备的应用及计算能力的提升,越来越多的黑洞正被揭开神秘面纱。

  黑洞到底是什么?为什么我们要观测和研究黑洞呢?

  “黑洞就是宇宙中质量压缩到不能再压缩、密度极大的一种东西,它的引力足够大,以至于光都跑不出去,但它里边到底是什么我们还不得而知,因为任何已知的物质都无法承受黑洞引力造成的压强,物质一旦进入黑洞,一般没法出来。”蔡峥说。

  黑洞也是一个星系生长的发动机。由于具有巨大的吸积作用,黑洞不断把周边天体吸进来,不断“吞食”周边物质,其吸积盘通过高密度旋转、核反应等,不停制造重元素,一些重元素又被巨大的光压推到整个星系。这些重元素最终冷却了整个星系的温度,让恒星、行星得以形成。

  “万事万物,大到星系的形成,小到生命的诞生,都跟星系中心的超大黑洞有很大关系。黑洞是宇宙中的奇点,也许能帮我们回答极其深刻的时空问题。”在蔡峥看来,探测和研究黑洞有助于人们了解宇宙中最早期巨型黑洞的成长机制、宇宙引力波现象的产生和变化规律,以及宇宙最初形成及其基本物理规律。

  令人遗憾的是,长久以来,黑洞到底是由什么组成,至今仍然是一个谜。而这样的神秘感也激发了创作者们对于黑洞的无限灵感与想象力,在影视作品里为人们构建起令人惊叹的黑洞内外部影像。

  “对于活跃(正在吸积)的黑洞,目前科学家已发现100多万个了。但此次发现这么早的黑洞确实不多。我们希望能够在宇宙更早期找到更多的大黑洞,尽早揭示黑洞和星系的形成与演化之谜。”蔡峥说。

  (新华社记者魏梦佳)

(责编:李昉、郝孟佳)