黑洞、类星体和超新星：宇宙中最迷人的现象

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浩瀚宇宙中存在着奇异而强大的宇宙事件，可以说彻底改变了我们看待宇宙和自己的方式。超远距离使得A空间和B空间的比较难以实现。但这并不能阻止人类对恒星的关注，并试图弄明白这一切。在过去的近三十年里用哈勃太空望远镜观测宇宙。过去一段时间的估计表明，可观测宇宙中大约有1000到2000亿个星系。然一些天体物理学家认为，这可能是低估了宇宙的真实空间，并认为实际上可能有2万亿个星系。

艺术构想图展示了一个最原始的超大质量黑洞(中央黑点)，它位于一个年轻、恒星丰富的星系核心。图片：Photo12/UIG via Getty Images

不管怎样，我们所知道的可观测宇宙是深不可测的浩瀚，这还没有考虑弦理论和其他可能的维度。在这个位于遥远星系中心和距离数百亿光年外围的大宇宙中，人类研究了外太空中一些最迷人的现象。从宇宙中神秘黑洞引擎中喷射出来的类星体，像瀑布一样落下，垂死的恒星在宇宙中闪耀着比整个星系还要明亮的光芒，这些都是宏观世界的巨人。

黑洞和类星体爆炸

黑洞是具有不可思议质量和密度的天体，以至于连光都无法逃脱它的引力。黑洞存在的理论已经存在了近两个世纪。虽然直接看到黑洞仍然是不可能，但是太空望远镜的出现使我们能够间接探测到黑洞。能够找到黑洞是因为引力对它周围恒星和行星的影响。科学家已经证明几乎在每个星系的中心都有一个极有可能的超大质量黑洞。黑洞的大小不一，有些可以像单个原子一样小，但质量就像山一样。恒星质量黑洞通常是在超新星爆炸时产生的，超大质量黑洞是太阳质量的几百万倍。

艺术概念ULAS J1120+0641吸积盘的描绘，这是一个非常遥远的类星体，由一个质量是太阳20亿倍的黑洞提供动力。

黑洞特性之一就是从星系中心发出的星状物体爆炸，这是类星体，与其他空间物体相比，这是一个巨大的能量流。这两事件在宇宙中是相关联的。哈勃望远镜已经能够更好地区分超大质量黑洞和类星体。一些黑洞质量是太阳的30亿倍，周围有同样强大的类星体喷流和发光的物质圆盘。欧洲空间局（ESA）天文学家Duccio Macchetto说：哈勃望远镜提供了强有力的证据，证明几乎所有的星系都含有比太阳重数百万或数十亿倍的黑洞。

这极大地改变了我们对星系的看法，相信哈勃在未来十年将会发现黑洞在星系的形成和演化中所扮演角色比今天所认为的要重要得多。谁知道呢，它甚至可能影响我们对宇宙整体结构的看法。长期以来，天体物理学中最令人困惑的问题之一是类星体背后的机制，类星体与黑洞有着内在的联系。类星体是“准恒星射电源”的简称，是宇宙中已知最亮的天体之一。

天文学家发现了一颗巨大的超新星，它被自己的尘埃所笼罩，在这位艺术图中，一层由数百年前恒星喷发出来的气体和尘埃外壳掩盖了这颗超新星。图片：Universal History Archive/UIG via Getty Images

大多数类星体都距离地球数十亿光年，通过测量光谱来监控它们。虽然我们不知道类星体背后的确切原理，但确实有一些想法，目前科学共识是天文学家一致认为类星体是由吞噬周围物质的超大质量黑洞产生。当物质被吸入黑洞并旋转时，大量以x射线、可见光、伽玛射线和无线电波形式存在的辐射就会被释放出来。这种由引力拉力和压力产生搅动混乱的摩擦会爆发，逃逸的能量就会形成类星体。类星体和黑洞之间的联系是紧密相连的，超新星还负责“制造”黑洞。

类星体和超新星的历史发现

类星体于1963年被加州理工学院的天文学家Maarten Schmidt发现，这一发现对支持大爆炸理论很有帮助。施密特在帕洛玛山天文台工作时发现了第一个类星体。它最初被误认为是一颗恒星，因为它距离地球数十亿光年，这多亏了当时在帕洛马山的望远镜和射电天文学的进步。Maarten Schmidt正在研究一种叫做来源3C 273发出的无线电波。他认为奇怪的是，无线电信号似乎来自一颗恒星。光谱产生了明亮的光谱线和氢气的释放，并转换成不同的波长。红移和蓝移描述了光线如何向不同波长移动，以确定是否离我们更近或更远。

哈勃定律指出：一个红移的星体必须位于数十亿光年之外，也必须比一百万个星系还要亮才能在这么远的距离上像一颗恒星一样亮。3 C 273被称为第一个类星体，在这个发现之后，宇宙中发现了更多的类星体——有些甚至比3C 273还要远。当我们回顾过去时，科学家们为大爆炸收集了更多证据，并且能够绘制出早期宇宙中年轻星系的历史。但这并不是第一次在夜空中被误认为是恒星的遥远天体，在人类历史上的不同时期，甚至在望远镜发明之前，人类就发现了一颗被误认为是普通恒星的超新星。

超新星是一个非常明亮的开始，它只会持续一段时间，这是一颗恒星生命的终结。一颗超新星可以在短时间内比整个星系都亮，并在瞬间产生比太阳更多的能量。最早记录的超新星之一是由中国天文学家于公元185年记录，目前被称为RCW 86，根据记录，这颗恒星在天空中停留了8个月。根据大英百科全书，在望远镜之前，总共有7颗被记录的超新星。一颗著名的超新星，我们今天所知的蟹状星云，在1054年左右在世界各地被发现。韩国天文学家在他们的记录中记录了这次爆炸，而美国土著可能是受到了当时他们岩石画的启发。这颗超新星是如此的明亮，以至于在白天都能看到。

超新星一词最早出现在20世纪30年代，是由Walter Baade和Fritz Zwicky发明，当时他们目睹了一颗名为S ANdromedae或SN 1885A的爆炸恒星。超新星是一颗恒星的死亡，宇宙中有很多恒星。据预测，在银河系这样的星系中，超新星每隔50年就会出现一次。这意味着一颗恒星很可能每一秒都在宇宙的某个地方爆炸。恒星的死亡方式取决于质量大小。例如太阳还没有大到足以爆炸并在生命的尽头变成超新星。另一方面，它将在几十亿年的时间里演化成为一颗红巨星。

I型超新星：恒星从附近邻居吸取物质，引起失控的核反应，从而点燃爆炸

II型超新星：恒星耗尽核燃料，然后自我坍缩，通常形成一个黑洞

科学家们正越来越善于目睹这类事件，2008年天文学家目睹了爆炸的最初过程，多年来一直在预测x射线的爆发，当他们从一开始就观察到爆炸的演变时，x射线的爆发得到了证实。随着望远镜变得越来越大，越来越先进，将能够深入研究这些现象所显示的秘密和复杂性。它们可能很遥远，但对于理解宇宙的奥秘很重要。

博科园-科学科普｜文：MIKE COLAGROSS/big think

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本文选自：今日头条