答應我,在說黑洞是騙人的之前先把影片或這篇文看完。— Netfilx「黑洞啟示錄」
7月 10, 2019
回來說宇宙。例如,恆星能在宇宙中維持穩定,是因為自身的引力向內壓縮、而內部核融合所產生的能量向外擴張,兩者恰好維持了一個平衡的狀態。所有恆星都是從燃燒最輕的原子:氫(H)開始,在融合過程中轉為氦(He)、碳(C)…一路下去,並釋放能量,這些能量可以跟自身引力維持平衡,而質量更大的恆星,可以融合出質量更大的物質,例如鐵(Fe),但鐵在融合過程中不太釋放能量,所以恆星最終會被自身引力給吞噬,最後塌縮。太陽質量3倍以上的恆星塌縮會造出黑洞,就是我們或許聽過的「超新星(supernova)爆炸」。簡單說,你問我怎麼樣可以變黑洞?我會回答你:「任何冷恆星擁有三倍以上太陽質量都可以變成黑洞。」※1939年美國物理學者歐本海默計算出一顆質量超過太陽質量3倍(歐本海默極限)而又沒有任何熱核反應的「冷恆星」,一定會在自身重力的作用下塌縮成為黑洞。詳見維基百科。
而黑洞是愛因斯坦的相對論所推導出可能存在的東西,起初只是在理論上成立,多數科學家不相信黑洞在現實世界中存在。後來有科學家從核能,也就是核聚變來推測,是否黑洞的形成是從巨大的恆星演變的。
當時從理論粗估天鵝座x-1的質量,很顯然是一個黑洞。但是因為不夠精確,所以很難肯定,後來從更科學的方式精確推算天鵝座x-1的距離(以天文學來說,了解距離是非常重要的。)越來越確定那就是個黑洞。不過你可能會問,不可見的東西到底要怎麼證實存在?我們先來看張你很熟悉的圖。
然後我來回答一下這個問題,看不見有時候並不代表不存在,只是證明了我們視野太狹隘。我說的不是抽象的形容,是很具體的事實,看看上面這張圖,在宇宙中充滿了不同頻率的輻射,而我們肉眼可以看到的波長只有中間超級細小的那一段,我們就稱之為可見光。什麼紫外線啦、紅外線啦、無線電波啦、X射線啦…這些頻率你都看不到,但也確實存在。
所以在天文學上,很多我們觀測不到的星體,科學家是用電波望遠鏡在探測的。用普通的望遠鏡什麼都沒看到,但是卻從電波望遠鏡上測出了電磁能量,很顯然就是有個什麼你看不到的東西在那裡,科學家暫時把這種看不到的東西稱為類星體(Quasars),進一步要探測和分析這種類星體裡面有什麼的時候,發現了原本該是氫原子的波譜,被推送到了不同位置,幾乎無法辨認,進而得出一個驚人的結論:類星體正在以驚人的速度遠離,氫原子的波譜才會位移到無法辨識的程度,也就是說——宇宙正在膨脹。這意外的讓科學家了解到140億年前大爆炸的跡象。
總之,科學家因此從我們所處的銀河系探究黑洞,我不知道你知不知道,但是我想先提一下,我們的銀河系的寬度大概是十萬光年,但厚度只有一千光年。(嗯沒錯整個銀河系是個好大的盤子呢)從銀河系的形狀可以大概的了解運動軌跡其實是有點扁平的。
1990年科學家從實際的天文望遠鏡紀錄和觀察,發現所有恆星都圍繞著銀河系的中心在運轉,而且是每秒上千上萬公里的超高速運行,這表示銀河系中心要有相當於太陽質量四百萬倍的超大物體運轉,但是我們卻無法在銀河系中心觀測到任何龐大物體,所以這又是一個黑洞的有力證明。是的,我們的銀河系中心可能有個超大質量黑洞存在。天文學家進而建立了其他銀河系的模擬模型,用運算方式模擬宇宙中的星系,發現每個銀河系幾乎都要在中心擺上黑洞,模型才會最接近實際宇宙中星體的樣子。這又是一個驚人的結論:每個銀河系的中心可能都存在超大質量的黑洞。
一連串說明黑洞存在的證據接踵而來,近年來更強大的除了今年(2019)拍到黑洞照片以外,就是證實重力波存在。重力波(Gravitational Waves)也是在愛因斯坦相對論下導出的一個預言,因為既然相對論證實了質量會扭曲空間跟時間,那麼當宇宙中兩個巨大質量的物體相互纏繞(例如兩個黑洞)就會引起時空的巨大漣漪(就像水波的漣漪一樣概念),關於怎麼探測的,netfilx這影片有說到,我2016也寫過一篇文(可以解釋宇宙源起、同時也是愛因斯坦相對論最後一個預測終於被證實--重力波。)討論原理,所以在這就不解釋了。突然寫累了,該講的、想記錄起來的也都說完了,記得去看Netfilx上的黑洞啟示錄(BLACK HOLE APOCALYPSE)喔。
*文章有任何錯誤也請不吝指教
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