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非黑亦非洞：黑洞究竟是什么？这是关于黑洞的新发现
非黑亦非洞：黑洞究竟是什么？

黑洞是目前宇宙中最神秘的物体，因没有光能逃脱它们的魔爪而得名。
但一项新的理论提出，黑洞可能根本就不是黑色的。根据一项新的研究，这些黑洞可能是暗星，它们的核心是奇异物理。这种神秘的新物理现象可能会导致这些暗星发出一种奇怪的辐射；这种辐射反过来可以解释宇宙中所有神秘的暗物质，它们能吸引一切，但不发光。

1暗黑星系
由于爱因斯坦的广义相对论描述了物质是如何扭曲时空的，我们知道一些大质量恒星会不断坍缩，缩成一个无限小的点——一个奇点。
奇点一旦形成，就会被视界包围。这是宇宙中终极的单行道。在视界处，黑洞的引力非常之强，如果你想离开，你的速度必须比光速还要快。但运动速度超过光速是不可能的，任何超过这一门槛的东西都注定要永远存在。

因此，黑洞诞生了。
这些简单而又令人惊讶的说法经过了几十年的观察仍然成立。天文学家观察到一颗恒星的大气层被吸入黑洞。他们看到了围绕黑洞运行的恒星。地球上的物理学家已经听到了黑洞碰撞时发出的引力波。我们甚至拍下了黑洞“影子”的照片——黑洞是由周围气体的光芒雕刻出来的。
然而，黑洞科学的核心仍然存在神秘之处。定义黑洞的特性——奇点——在物理上似乎是不可能的，因为物质实际上不可能塌缩至一个无限小的点。

2普朗克引擎
这意味着，目前对黑洞的理解最终需要更新，或者用其他的理论来解释黑洞的中心是什么。
但这并没有阻止物理学家们的努力。
一种关于黑洞奇点的理论用更容易接受的东西取代了那些无限小的被无限压缩的物质点：一个难以置信的被压缩的物质点。这被称为普朗克核，因为这个理论认为，黑洞内的物质会被压缩到最小的尺度，也就是普朗克长度，也就是1.6* 10 米。
这真是太小了。

有了普朗克核心，它将不再是一个奇点，一个黑洞将不再拥有一个事件视界——不会有任何地方的引力超过光速。但对于外部观察者来说，引力是如此之强，以至于它看上去和行动起来都像一个视界。虽然我们现在还没有能力去做，但只有极其敏感的观察，才能看出区别。
3暗物质
根本的问题需要根本的答案，所以用“普朗克核心”来取代“奇点”并不是那么牵强。不过，这个理论只不过是一个模糊的轮廓，并不像物理学或数学那样，可以自信地描述这种环境。换句话说，普朗克核在物理学上相当于一堆纸团。

这是一件很有用的事情，因为奇点需要一些严肃的、不落俗套的思考。而且可能会有一些额外的副作用。比如，解释暗物质的奥秘。
暗物质占宇宙质量的85%，但它从不与光相互作用。我们只能通过它对普通发光物质的引力效应来确定它的存在。例如，我们可以观察围绕星系中心运行的恒星，并利用它们的轨道速度来计算这些星系的总质量。

在2月15日提交给预印本数据库arXiv的一篇新论文中，德国夫劳恩霍夫科学算法与计算研究所的物理学家伊戈尔·尼基廷提出了“激进奇点”的想法，并将其提升到了一个新的高度。根据这篇论文，普朗克核可能会发射粒子（因为没有视界，这些黑洞也不是完全黑的）。这些粒子可能是我们熟悉的，也可能是全新的。
也许它们是某种可以解释暗物质的粒子形式。尼基丁在文章中提到，如果黑洞真的是普朗克恒星，而且它们不断地释放出一股暗物质流，那么我们就可以解释星系内恒星的运动。
他的想法可能经不起进一步的探究（暗物质存在的证据远不止它对恒星运动的影响）。但这是一个很好的例子，说明我们需要想出尽可能多的理论来解释黑洞，因为我们永远不知道它与宇宙中其他未解之谜之间可能存在什么联系。
作者:保罗·萨特 PaulSutter
FY:董美慧
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让我们为黑洞周庆祝这神秘的宇宙天体！



对黑洞来说，2019年是相当重要的一年。2019年4月，这些神秘的怪物终于露面了，这是地球上有史以来第一张黑洞照片。通过视界望远镜，天文学家终于向世界提供了黑洞存在的物理证据。这个位于M87星系的黑洞显示出它那闪亮而炽热的光芒，其质量是太阳的65亿倍。

随着科学家们获得了更强大的望远镜和更先进的技术，随之被揭露的真相回答了一些老问题，也带来了一些新问题。

通过这些新的发现，科学家已经确定了一件事：黑洞有时会表现得相当怪异。为纪念黑洞周，我们来回顾今年观察到的一些最古怪、最离奇的现象，包括饥饿的黑洞、引诱恒星围绕其运行的黑洞，以及介于两者之间的一切。
约翰·佩斯博士是美国国家科学基金会天文科学部的项目主任，他解释了在过去的几年里，更清晰的观测为何会导致前所未有的、常常令人困惑的结果。

“我们开启了新的观测领域，”佩斯告诉我们，“我们还是有许多问题，因为我们看到了以前从未见过的东西。”

言归正传，以下是近年来发现的7个最奇怪的黑洞：

7.位于我们星系的那个黑洞可能会越来越饿

我们从一个离我们的家园不远的黑洞开始，它距离银河系中心只有26,000光年。5月13日，天文学家观测到黑洞周围区域的亮度是以前的两倍。

光的突然爆发表明大量的星际气体和尘埃落到黑洞的中心并被黑洞吞噬，这给了它一个不讨喜的名声：它变得越来越饿了。

然而，我们还需要进一步的观察来确定，这是一次性的现象，还是这个银河系中心的黑洞对宇宙物质有了更大的胃口。



这个超大质量黑洞周围的尘埃和气体环直径近1000光年。

6. 一个非常非常巨大的黑洞

我们都知道超大质量黑洞非常庞大，但在8月份，在智利北部使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的天文学家们发现了迄今为止最大的一个。它位于NGC 3258星系，距离地球约1亿光年，是一个超大质量黑洞，其质量是太阳的22.5亿倍。

佩斯表明：“我们不确定黑洞是如何获得这么庞大的质量，又是如何变得这么大的。”

科学家们仍然不确定这些大黑洞是如何形成的，但达到这个大小可能只需要不到10亿年的时间。



5. 早期宇宙中被隐藏的黑洞

这是最罕见的黑洞目击事件之一。钱德拉X射线天文台的天文学家团队发现，这个神秘的隐形怪物出现在一团气体之后。据报道，这个黑洞在宇宙诞生后不到10亿年就出现了，年龄接近130亿年。

在黑洞的生长期，它们消耗周围物质以获取所需营养时形成的气体云容易将黑洞隐藏起来。

这种气体云使得发现这些早期黑洞变得更加困难，因此，观测到被隐藏的黑洞对天文学家来说是件好事，这能帮助他们更好地理解黑洞的演化。



4. 矮星系中的小黑洞vs.大黑洞中的小星系

黑洞通常被认为是巨大星系中心燃烧着的明亮、巨大的生命。但今年的两次连续观测表明，黑洞的大小各不相同，它们位于的主星系也是如此。

科学家们在附近的一个矮星系中测量了一个黑洞，结果发现它比他们最初预期的要小40倍——质量只有太阳的1万倍。在人们的普遍认知里，银河系大小或更大尺寸的星系中心有超大质量黑洞，但对于较小星系中的黑洞以及黑洞是否必然存在于它们之中却知之甚少。

另一项观测结果则更加离奇：一个微小的矮星系中心有一个超大质量的黑洞。很长时间以来，天文学家们都认为星系的大小黑洞大小是有一定关系的——星系越大，黑洞就越大。而这个不寻常的组合，一个只有银河系3%大小的星系和一个质量超过太阳100万倍的黑洞，颠覆了之前科学家对此所有的认知。



3.宇宙物质围绕它摆动

天文学家们在离地球近8000光年的星系附近观测到一个黑洞，发现了一些相当奇怪的现象。快速移动、炽热的恒星物质喷流从黑洞周围的区域喷射出来，这些喷流在几分钟内摇摆不定、不断转向。

通过美国国家科学基金会的超长基线阵列，天文学家团队发现此黑洞正在吞噬它附近的一颗恒星。恒星的物质在黑洞周围形成了一个致密的圆盘，当它被拉向黑洞中心时，温度不断升高。但是黑洞的引力过于强大，以至于它在撕扯周围的空间。

根据广义相对论，像黑洞这样的大质量物体可以扭曲它们周围的空间和时间。由于黑洞的轴与它的伴星轨道的平面不一致，黑洞在时空中产生了它特有的摆动。



2. 一个有严格饮食计划的黑洞

如果说目前我们对黑洞有什么了解的话，那就是它们非常不稳定。但是这个位于2.5亿光年之外的黑洞并非如此，它一天要吃三顿饭。这是十分规律的作息，即使在人类的时间观念里。

每9小时，这个黑洞就会消耗掉一顿丰盛大餐——大约一百亿亿亿磅的恒星物质，约等于4颗卫星。

一个科学家团队第一次注意到这个奇怪行为是由于一组X射线爆发，这些爆发比平常来自星系GSN 069的亮度要亮20倍。



1. 这个饥饿的黑洞不再饥饿

低光度星系中的黑洞往往被认为是“饥饿的”黑洞，因为它们的主星系缺乏足够强大的引力来为黑洞提供足够的宇宙物质。

然而，距我们约1.3亿光年的螺旋星系NGC 3147中心发现了一个黑洞，它被一层薄薄的物质圆盘环绕，类似于在质量更大的星系中观察到的圆盘。

科学家们最初选择观察这个星系是为了证实他们关于黑洞饥饿的理论，认为它们有健康的饮食选择。

总之，这个黑洞并没有错过它的美餐。

参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Passant Rabie- K君- inverse
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