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科学家最新解密 黑洞无休止吸收能量之谜[图]
2006年6月25日 08:08
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图片说明:黑洞周围形成“加速圈”,吸取周围气体、光线等。

  一直以来科学家们都知道,宇宙黑洞是靠狂吞周围星体的气体、光线来不断膨胀。但关键问题是这个“怪物”的胃口就算再大,这样一直无休止地“大吃大喝”,它是怎么办到的?近日,美国航空航天局(NASA)的一个由科学家约翰·米勒牵头的小组首次为这个疑问找到答案:那就是“吞”下去的,最终必然会“吐”出来。只有这样宇宙才可能保持平衡。

  平衡依靠“水车”原理

  黑洞靠强大的引力不断吸收周围星体气体。在此过程中,气体开始脱离原本的运行方向并向黑洞偏离
,由此形成“角动量”(描述物体绕轴运动的物理量,编者注),也就是说黑洞可以由此源源不断地吸收能量。被改变方向的气体使黑洞周围逐渐形成一个个越来越大、被称作“加速区”的圆环。在“加速区”里,大量炽热气体绕着黑洞旋转。

  随着气体越吸越多,黑洞必须分流已有的角动量,以便为持续涌进的能量提供空间。打个比方说,就像一个巨大的水车,为了保持旋转,它必须在装入水的同时释放出等量的水。黑洞也是如此,它必须在吸收角动量的同时释放出同等的能量。

  两种方式助黑洞释放

  分子之间相互碰撞的巨大摩擦力是黑洞释放角动量的方法。不过有天文物理学家怀疑这并不是唯一的释放途径。解答这个疑问正是引起米勒及小组成员约翰·雷蒙德、丹尼·史蒂夫斯的兴趣所在。

  他们认为,除了摩擦力外,磁场风也能帮助黑洞释放能量。旋转的磁场风在“加速区”中可达到每秒480公里的高速度,部分角动量因此被它“驱赶”回宇宙空间。最终,研究小组认为,分子摩擦和磁场风使吸入黑洞的能量和被释放的能量得以平衡,将气体吸入黑洞,并照亮整个夜空。

  为了证明他们的理论,米勒和同事用电脑模拟了磁场风,再通过Chandra X射线望远镜观测银河系黑洞风,并比较两者的特性。最终,Chandra发回的数据显示,黑洞风的运行方式与电脑模拟的磁场风完全相同。这个结果让米勒等人非常兴奋,不过米勒仍然冷静地表示,证明磁场风的存在仍只是他们探索黑洞成长原因过程中迈出的第一步。

  难倒霍金的黑洞

  1975年,英国著名物理学家史蒂芬·霍金提出“黑洞悖论”,声称黑洞形成后,开始向外辐射能量,最终将因为质量丧失殆尽而消失。一旦黑洞消失,吸入黑洞中的信息也就丧失了。这个理论让霍金一炮成名。然而在2004年7月,霍金推翻了29年前自己的理论。他表示,黑洞不会将进入其边界的物体的信息淹没,反而会将这些信息“撕碎”后释放出去。


选稿:实习生 李浩翔    来源:信息时报  作者:艾丹  
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