热文：黑洞撕裂恒星瞬间

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黑洞撕裂恒星瞬间

天文学家罕见地捕捉到了一颗恒星在被一个超大质量黑洞撕裂之前垂死的最后时刻。

发生在2.15亿光年之外的Eridanus星座的一个螺旋星系中，被称为潮汐撕裂事件的现象比以往任何记录都更接近地球，这可能为已知发生的更神秘的天文事件之一提供新的线索。

此类事件发生在一个星球太接近一个黑洞，被极端黑洞的引力撕碎的时候，被称为“意大利面化”(spaghettification)——因为恒星物质产生的碎片拉伸成长的、相对较薄的线。

当这些线中的一些被吸入黑洞时，释放出的难以置信的能量会产生发光的耀斑，使地球上的观测者能够探测到它的位置。

英国科学家在2019年进行了为期6个月的调查，并在周一发表在《皇家天文学会月刊》上的一项新研究中描述了这一过程。

通过使用紫外线、光学和X射线数据，他们能够绘制出黑洞喷射出的碎片的路径，并确定其相对质量和速度。

科学家是如何观测到黑洞的

理论上黑洞是不可以直接被“看”到的。

黑洞与其他致密星相比最重要的特征就是它d的施瓦西半径（视界半径）要大于表面半径，由于任何辐射都不可能从黑洞的视界半径内辐射出来（包括光）。

虽然黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

黑洞是怎么形成的

黑洞的形成：是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。

但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

黑洞会自己消失吗？消失后会剩下什么？

上过世纪70年代以前，科学家一直以为黑洞就是一个只吃不拉的貔貅，霍金改变了人们的这个观点。霍金创造性的将量子力学与广义相对论结合起来对黑洞进行研究发现，黑洞会蒸发质量。

由于海森堡不确定性原理（量子不能同时确定它的位置和速度，这两个量的不确定性的积必须大于等于约化普朗克常量的一半），绝对的真空是不可能存在的（因为没有任何物质也是同时确定了位置和速度）。所以，它会随机的产生许多粒子-反粒子对，产生的同时又湮灭了。在宏观上来看，并没有质量产生。

但如果这对粒子出现在黑洞视界（黑洞视界：黑洞周围光不能逃逸出黑洞的一个最大的半径构成的球面，视界及以内都算着是黑洞）的表面，其中一个粒子可能会被黑洞吞噬。这样，另一个粒子就会被提升为有质量的粒子并逃逸向远方。由于能量守恒定律，质量是不可能无缘无故的产生，所以，逃逸向远方的粒子质量实际上是黑洞赋予的（吞噬入黑洞内部的虚粒子消耗了黑洞的质量），这就是霍金辐射。

霍金辐射十分的微弱，一个只有太阳质量的黑洞表面的温度都只有60纳开，远低于2.7开的宇宙背景辐射，所以，只要宇宙没冷却到低于60纳开的温度，它的质量就不会因为霍金辐射而减小，反而会吞噬掉宇宙背景辐射的能量从而增加质量。这导致了一个太阳质量的黑洞蒸发就需要10∧58年来蒸发0.0000001%的质量。但黑洞越小，表面温度越高，霍金辐射就越强烈。例如：有月球质量大小的黑洞表面温度与宇宙背景辐射差不多，所以它不会变大也不会变小；一个量子黑洞的温度可以高达上千万度，在它产生的瞬间就被蒸发完了，所以也不必担心粒子对撞机撞出的量子黑洞会吞噬地球。同时，这就是一些质量较小的太初黑洞消失的原因。

被霍金辐射蒸发完的黑洞不会形成什么天体，就如同水被太阳烤干一样，什么都不会剩下。根据宇宙终结理论之一的热寂说，超大质量的黑洞的蒸发完毕也就意味宇宙的终结～差不多要10∧90年。所以，不用担心，人类应该在这之前早就灭绝了。

相关资讯：2020年诺贝尔物理学奖：关于黑洞的发现

瑞典皇家科学院已决定将2020年诺贝尔物理学奖的一半奖励给英国牛津大学的罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），“因为发现黑洞形成是对广义相对论的有力预测”，并且另一半与德国Garching的马克斯普朗克外星物理研究所的Reinhard Genzel以及美国伯克利的加利福尼亚大学以及美国洛杉矶的加利福尼亚大学的Andrea Ghez一起，“目的是在我们的银河系。”

黑洞和银河系最黑暗的秘密

三位获奖者因发现了宇宙中最奇特的现象之一黑洞而获得了今年的诺贝尔物理学奖。罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）表明，相对论的一般理论导致了黑洞的形成。莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez）发现，一个隐形且极重的物体控制着我们银河系中心恒星的轨道。超大质量黑洞是目前唯一已知的解释。

罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）使用巧妙的数学方法证明黑洞是阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）广义相对论的直接结果。爱因斯坦本人并不认为黑洞确实存在，这些超重的怪物会捕获进入它们的所有物体。没有什么可以逃脱，甚至没有光。

在1965年1月，即爱因斯坦去世十年后，罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）证明黑洞确实可以形成并详细描述；在他们的心脏，黑洞隐藏着一个奇异之处，所有已知的自然规律都在其中停止了。自爱因斯坦以来，他开创性的文章仍被视为对广义相对论的最重要贡献。

莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）和安德里亚·格兹（Andrea Ghez）各自领导着一组天文学家，自1990年代初以来，他们一直专注于银河系中心一个名为射手座A *的区域。最接近银河系中部的最亮恒星的轨道已经以更高的精度绘制了地图。这两组的测量结果一致，都发现了一个非常重的，看不见的物体，它拉动恒星的混乱，使它们以眩晕的速度奔波。在不超过我们的太阳系的区域中，大约有四百万个太阳质量聚集在一起。

Genzel和Ghez使用世界上最大的望远镜，开发出方法来观察星际气体和尘埃的巨大云层，直至银河系的中心。他们扩展了技术的极限，完善了新技术，以补偿地球大气层造成的变形，制造独特的仪器，并致力于长期研究。他们的开创性工作为我们提供了迄今为止最令人信服的证据，表明银河系中心有一个超大质量的黑洞。

“今年的获奖者的发现为紧凑和超质量物体的研究开辟了新天地。但是这些奇特的物体仍然提出了许多问题，这些问题乞求答案并激发了未来的研究。不仅是关于其内部结构的问题，而且还有关于如何以测试我们在黑洞附近极端条件下的引力理论。”诺贝尔物理学委员会主席戴维·哈维兰德说。

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