休眠黑洞死而复生,黑洞可带来末日？

UFO爱好者

　　黑洞会将周围的天体吞噬干净，因而十分危险，特憋巨大的黑洞会有一段时间的休眠期，不过过了休眠期，黑洞们就开始疯狂进食。天文学家发现，有一个休眠中的黑洞竟然“死而复生”，并且表现得十分狂暴，将一颗离得过近的恒星撕成了碎片。

        　　这一过程中释放出了大量X射线，让研究人员首次得以对休眠中的黑洞进行详细的观察。

        　　通常来说，休眠中的黑洞不会发出任何光线或辐射，因为它们没有吞噬物质。人们只能靠这些黑洞周围恒星的运行规律，间接地观察到它们。

        　　但美国马里兰大学和密歇根大学的天文学家近日观察到，在超大质量黑洞Swift J1644+57周围，有一些X射线在一堆圆盘形的废墟周围来回反弹。

       


        　　这个超大质量黑洞位于天龙座的一个小型星系中央，距地球约38亿光年。它似乎刚从休眠状态中恢复了活力，摧毁了一颗恒星。在黑洞吞噬了这颗恒星之后，恒星剩下来的部分在黑洞周围形成了一个吸积盘(accretion disk)，被恒星撕碎时发出的X射线所照亮。

        　　此次研究的主要作者，马里兰大学的天文学家艾琳?卡拉博士(Dr Erin Kara)说道：“在发现这一现象之前，一直没有清晰的证据说明，我们观察到了吸积盘最靠里面的区域。我们原本以为这些辐射来自于朝向我们的黑洞喷流，或者位置要更偏远些，不在中央黑洞附近。而最新的这次研究说明，我们观察到的X射线其实非常靠近中央黑洞。”

        　　当恒星太过靠近一个休眠的黑洞时，就会被黑洞撕碎，这种现象名叫潮汐瓦解事件(tidal disruption event)。这一事件发生时，有时会被发出的X射线所照亮。

       


        　　而周围的碎片圈就像手电筒灯泡周围的反射层一样，将释放出的辐射反射出去，并聚焦于一点。

        　　卡拉博士指出：“大多数潮汐瓦解事件并不会释放出这么多的高能X射线。但到目前为止，已经至少发生了三次这样的事件，只不过这是第一次在高潮阶段就被我们观察到的事件。”

        　　长时间以来，天文学家一直认为，在潮汐瓦解事件期间，高能X射线是在黑洞外面的相对论喷流中产生的，即由黑洞喷射出的、速度接近光速的高能粒子束。

        　　但天文学家这次却观察到了X射线在吸积盘内部四处反弹，为上述假设提供了新的视角。
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        　　该研究团队利用X射线反射测绘技术，绘制出了吸积盘的内部图像，原理类似于利用声波的回声延迟时间来绘制海床或峡谷地图。

        　　研究人员们通过计算得出，从吸积盘中不同区域铁原子上反射回来的X射线信号的到达时间之间存在轻微的延迟。

        　　卡拉博士说道：“打个比方，我们知道在大音乐厅中，声音是如何产生回声的。既然我们已知声音的速度，我们就可以利用回声的延迟状况，计算出音乐厅的形状。”

        　　“用X射线绘制吸积盘内部图像也是同理。这是一种全新的技术，目前才发展了6年时间。”

       


        　　到目前为止，天文学家对超大质量黑洞的了解大部分来自于目前仍在吸收和吞噬物质的活跃黑洞。但业界认为，这些黑洞只占到了宇宙中全部超大质量黑洞的10%。

        　　此次研究的共同作者、马里兰大学的天文学家克里斯?雷诺兹教授(Chris Reynolds)说道：“弄清宇宙中全体的黑洞数量是很重要的。”

        　　“黑洞在宇宙的演变过程中扮演了重要的地位。因此即使它们现在处于休眠状态，它们以前也并非如此。”

        　　“如果我们只关注活跃状态的黑洞的话，我们获取的样本也许会存在很大的偏差。这些黑洞的旋转情况和质量可能都比较接近。因此我们必须对全体黑洞进行研究，才能保证结果不出现偏差。”
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        　　“利用反射测绘技术研究潮汐瓦解事件也许能帮助我们在将来探索黑洞的旋转情况。”

        　　“不仅如此，我们还能对这样的事件进行追踪，观察当黑洞回到休眠状态时，吸积盘是如何停止转动、能量是如何消散的。”

        　　“这些状态此前只在教科书中描述过，也许今后我们终于能亲眼观察到它们了。”

        　　黑洞可带来末日?黑洞蒸发摧毁宇宙

        　　黑洞拥有强大的吸引力，就像是强力胶一样将银河系内的天体牢牢地吸附在一起，但同时黑洞也会伴随着危险，黑洞一旦死亡或蒸发，宇宙都将面临威胁。

        　　构成当前宇宙的真空是一种“伪真空”，理论上它能通过量子隧穿效应衰减为“实真空”，从而达到它的势能最低点。这种事情一旦发生，那宇宙中的一切都将被摧毁。之前的研究表明这种衰减过程比宇宙的寿命久远，因而不足为虑。

       


        　　但根据一个科学家小组最近的研究成果，黑洞的蒸发如果导致其缩小到某个临界点，就会触发这种真空衰减，并产生一个“实真空”泡，急速扩张到整个宇宙。因此宇宙中如果存在这种质量较小，且正在因蒸发而不断缩小的黑洞，那这种大劫难随时都有可能来临。

        　　大型强子对撞机带给我们的一大惊人成果是希格斯玻色子比预计的要略微重一点，这对真空的结构至关重要。真空中布满了希格斯场，并由此将质量带给了粒子。布满希格斯场的真空被认为是希格斯势能稳定的最低点。
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        　　假如根据当前的数据显示，希格斯玻色子要略微重一点，那么其势能将存在一个比当前的真空更低的点。这意味着今天我们周围的真空是一种“伪真空”，且处于一种中继状态，而不是完全、彻底的稳定。这种伪真空终有一天会衰变成能量更低的状态，也就是“实真空”，并释放出巨大的能量，把当前紧密结合在一起的物质粒子统统撕裂。

        　　在能够造成“世界末日”的事件清单上，“真空衰减”排在“大收缩”之后，紧随其后的是“谷歌邮箱崩溃”。

        　　从测得的希格斯玻色子质量，以及其他能够决定其势能的参数，可以算出我们现在的真空需要多久会发生衰减。伪真空会通过局部的隧穿效应衰减成实真空，它首先会产生一个实真空泡，这个泡会急速扩张并遍及整个宇宙。希格斯玻色子的对称性当初被打破时，可能曾发生过某种相似的事件，从而使我们宇宙中的物质含量高于反物质含量，并最终处于主导地位。

       


        　　最近有一篇讨论黑洞对真空中继稳定性影响的论文，作者是一组来自英国和加拿大的研究人员。他们指出这种对真空衰减率的预测没有考虑到引力场可以为真空衰减起到一种凝聚核的作用，从而会大大增加当前真空的不稳定性。

        　　在论文中，Burda、Gregory和Moss计算了黑洞附近伪真空隧穿为实真空的可能性，结果发现比在没有黑洞情况下的可能性高得多。采用与已有数据兼容的希格斯势能参数集，他们测算出衰减时间大致等同于一个黑洞通过霍金辐射衰减殆尽所需的时间。

        　　能够发生在黑洞附近的主要隧穿过程取决于黑洞的质量。大型黑洞的视界曲度非常小，因此其隧穿通道小，且霍金温度非常低。随着黑洞的质量因蒸发而不断丢失，黑洞的温度将逐渐上升，隧穿发生的可能性也越来越大。
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        　　在黑洞质量较大的情况下，与伪真空隧穿通道相连接的，极有可能是一个内含较小质量黑洞的实真空。假如黑洞的质量变得足够小，那么隧穿过程的最终阶段极可能会变成一个实真空泡。无论是哪种情况，实真空都将开始急速扩张。

        　　也就是说，如果某处真空衰减速度高于霍金辐射的速度，那么黑洞边缘附近的真空会变得不稳定，并会以不可思议的速度向外扩张。在黑洞就要蒸发殆尽时，也许真的会毁掉整个宇宙。也许你觉得小编这是在危言耸听，但是这确实是可能发生的情景。至于宇宙的命运究竟是什么样子的，那就不是我们可以掌控的事情。

        　　黑洞并非宇宙毁灭者 或是新宇宙的入口

        　　被黑洞吸收的物质，没有人知道他们的去向，河东就像是永恒的监狱一样囚禁他所吸收的所有物质，不过科学家表示，黑洞所吸收的物质并得被永久囚禁，而是去了另一个宇宙。

        　　据英国每日邮报报道，长期以来黑洞被认为是“永恒监狱”，所有信息会被吸入黑洞深处。但目前史蒂芬-霍金(Stephen Hawking)最新一项研究表明，黑洞可能是一个通往平行宇宙的入口。

       


        　　4月19日，这位全球著名的理论物理学家在哈佛大学“黑洞倡议”活动开幕式上解释了这一概念，“黑洞倡议”活动将特殊聚焦于黑洞研究。霍金的演讲是在哈佛大学桑德斯剧院进行的，到场的听众超过1000多人。

        　　霍金是英国剑桥大学宇宙理论中心研究主管，在过去几年里，他的理论揭晓“遗失信息”被吸入黑洞之中。他认为，这些信息可能存储在交替宇宙中，不会像传统观念所认为的永久性消失。
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        　　通过“黑洞倡议”活动，哈佛大学的专家们将协力培养对黑洞研究感兴趣的高校师生。在演讲中，霍金还讨论了近期发现的引力波。

        　　霍金在演讲中强调称，黑洞并非是过去人们所想的“永恒监狱”，一些事物可以从黑洞中逃脱，也可能穿越另一个宇宙。因此如果当你在黑洞中，不要放弃，应该会出有出路的。理论物理学家称信息到黑洞里走一趟还能再出来，就好比是一本百科全书被烧得面目全非，但是百科全书的信息还在，只是很难进行破译。

       


        　　黑洞可以是超大质量实体，像直径从太阳至木星之间的距离，霍金解释称，但也有可能黑洞像一座山脉一样小。

        　　霍金一直以来都在从事黑洞的研究，也曾有过数次的关于黑洞的预言。霍金称黑洞并不是先前人们认为的毁灭者，而是将所有的物质信息化储存在内部，这些信息将在黑洞内被永久保存。

        　　几十年来宇宙学家一直对黑洞会摧毁制造它的资料的问题所困扰。黑洞是由它的质量、能量、旋转所定位。假如是这样那就无法知道最先是什么让它产生的。另一方面量子力学说资料永远会被保存，而且你可以用那些资料重建它的过去。

        　　史蒂芬·霍金让这问题加大，当他说黑洞会漏辐射。黑洞会漏辐射到摧毁自己，然后唯一可以知道它是由什么产生的只有在那些辐射的资料里面可以找到。

       


        　　在2004年霍金说他错了，而是否黑洞会储存资料的辩论就从此没有停止过。布法罗大学的博士生AnshulSaini说黑洞释放出的辐射(也称作霍金辐射)并不像霍金想的那么随意。
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        　　Siani说要了解跑进洞里的资料，你不只需要看霍金辐射释放出的粒子，你还需要看它们如何互应。这包括引力与粒子传送光给对方的方式。他说“这些关联一开始很小，但会随着时间成长。”

       


        　　Saini的监督者DejanStojkovic博士说“这些关联在计算中时常被忽略因为它们很小被认为不会有很大的影响。我们的计算显示这些关联一开始很小，但随着时间它会成长大到可以影响结果。”

        　　许多物理学家们都做出了结论说黑洞里的资料一定会留下，所以可以让我们回顾那些资料，但 他们理论的基础是用资料保存的广义论。霍金自己跟其他人想要展示一个观察者如何可以得到那些资料的方法并没有很大的说服力。

        　　实际上要了解制造一个黑洞的成分几乎是不可能的任务。任何观察者都会需要收集照射到不同方向的粒子，还需要收集让这互动成型的介质像是光子和引力子。不过对于宇宙学家这可能性是小事，真正重要的是守恒律有被保存。

       


        　　黑洞真正的运行机制我们还不清楚，但至少在科学家眼中他已经不再那么危险了，霍金认为，黑洞的本质或许并不像我们所了解的那样糟糕，他可能是一个宇宙的存储器，也可能是链接另一个世界的通道，甚至是连接两个不同时空的通道，相信不久后，科学家们就会前往黑洞内部一看究竟。