天文学论文黑洞

欧洲南方天文台（ESO）的VLT（甚大望远镜）发现一个宇宙大爆炸九亿年后就形成的超大黑洞（QSO）SDSS J1030 + 0524，质量高达太阳的十亿倍！在它布置的引力网中，有六个星系被黑洞强大的引力缠在了里面！ 欧南天文台的科学家在狮子座和长蛇座之间的暗 星座 六分仪座附近发现了这个黑洞，距离地球大约129亿光年（按宇宙诞生的时间计算，实际距离在300亿光年不到点），由于早期观测条件的局限性，科学家一开始并没有注意到这个区域的复杂结构！ 这个黑洞被六个星系包围，彼此之间复杂的丝网状联系，为中心黑洞提供大量的物质来源！论文的合著者，美国约翰霍普金斯大学的科林·诺曼（Colin Norman）称这项发现为超大规模黑洞在大规模网状结构中的大量暗物质晕圈中形成并生长的理论提供了支持。 黑洞周围的丝网状的气体流规模大约是银河系大小的300倍以上，意大利研究人员米尼奥利称，这些物质顺着这个丝状流为黑洞提供大量的质量！ 黑洞曾经是广义相对论中预言的天体，大神史瓦西从爱因斯坦的引力场公式中推导出了黑洞的史瓦西度规，尽管推导过程比较复杂，不过黑洞也可以用简单的牛顿经典力学来解释并辅助理解史瓦西度规！ 理论上所有的天体都有一个环绕速度和逃逸速度，这个速度和天体的质量和直径有关，那么当质量保持不变，直径不断缩小时，就会有一个天体的直径环绕速度是光速，地球的这个直径大约是18毫米，此时只有环绕速度达到光速时才不会被这个“小地球”的引力吸引！ 而此时在这个“小地球”内部，即使物质运动达到光速的热压力也不能阻止坍缩，此时这个“小地球”就会无可避免的坍缩成黑洞，而这个光速环绕圈就是这个黑洞的事件视界直径，之内连光都无法逃逸。 超大黑洞的诞生 根据黑洞诞生理论，有一种大于25~30倍以上质量的恒星，晚年会超新星爆发坍缩成黑洞，当然也有超大恒星不经过超新星爆发直接坍缩成黑洞，这种叫做恒星型黑洞，不过恒星型诞生后，它们只能通过吸积周围的物质或者经过黑洞合并成更大的黑洞，但这些黑洞的质量很难超过太阳的20倍，即使在2019年11月中国科学家发现的70倍巨型恒星型黑洞属实，这个数量级和十亿倍太阳质量差距也太大了。 超大黑洞可能诞生自宇宙大爆炸初期，只有在此时才会出现高密度区域，这些区域会直接坍缩称超级质量的黑洞，它们将成为未来即将诞生的星系核心！因此在每一个星系中心的巨大黑洞，都有可能来自宇宙大爆炸时期，比如M87星系中心65亿倍太阳质量的黑洞，我们所在的银河系中心黑洞质量为太阳的400万倍！ 据《天文学与天体物理学》期刊上的论文介绍，这些星系分布在 Mpc范围内（Mpc是百万秒差距，约为326万光年），即：1861万光年内，大约是本星系群直径的两倍！它们的命运会怎样呢？会被中心黑洞吞噬吗？ 其实银河系的命运可以翻出来参考下，巨引源是一个距离银河系大约亿光年的一个非常神秘区域，是拉尼亚凯亚超星系团中心的长蛇-半人马座超星系团附近的引力异常处，也是周围大约数万个银河系质量的引力中心！ 但银河系并不会被吞噬，因为由于宇宙膨胀，巨引源远离银河系的速度远高于银河系靠近的速度！不过这个（QSO）SDSS J1030 + 0524周围由于范围不大，也许它们的命运会被银河系更倒霉一些！ 延伸阅读：VLT 欧洲南方天文台甚大望远镜 这是欧洲南方天文台设在智利的光学望远镜阵列，位于智利安托法加斯塔以南130千米的帕瑞纳天文台，由四台口径米望远镜组成，组成的等效口径相当于16米，四台望远镜可以单独观测，也可以组成光学干涉仪的方式进行高分辨率观测！ 甚大望远镜始建于1986年，最后一台主望远镜于2000年7月完成，历时15年，，其余辅助望远镜于2012年2月全部完工，总共耗资5亿美元，它取得的成果是可以堪比哈勃望远镜的地面望远镜！

黑洞是宇宙中最特殊又最普遍的天体，它的特殊之处在于它拥有无法被测量的引力，能将所有出现在事件视界中的物质都吞噬掉。它的普遍之处在于整个宇宙中到处都有黑洞，只是人类无法通过肉眼观测到它们而已。在宇宙空间中，无论是黑暗的地方还是明亮的地方，都有可能存在黑洞，银河系中心的超大质量黑洞就是典型的例子。

根据报道，近期《皇家天文学会月刊》刊登了一篇与黑洞吞噬恒星相关的研究论文，该论文指出来自多个国家的天文学家在智利欧洲南方天文台中观测到了不可思议的一幕。距离太阳系大约亿光年的空间里存在一个名为“波江座”的螺旋星系，而研究人员观测到该星系中一颗恒星被黑洞吞噬的过程。

根据研究人员的描述，这次黑洞吞噬恒星的场面与以往的观测结果不同，黑洞将恒星撕碎成条状，就像是在享用自己的“意大利面条”一样。参与该项研究的智利科学家托马斯·韦弗斯表示，这是人类天文史上十分罕见的场面。那么研究人员是如何发现该场景的？被吞噬的恒星又遭遇了什么？

研究人员怎样发现该天文现象？

一般情况下，黑洞吞噬恒星的场景是很难被捕捉到的，因为黑洞在吞噬的过程中会释放出“烟雾弹”，这个“烟雾弹”就是大量的尘埃和碎片。科学家通过研究发现，黑洞吞噬恒星的过程中会对外释放出大量尘埃和恒星的碎片，这些看似琐碎的物质在黑洞的能量组织下逐渐形成了一层“帘幕”，遮挡住了人类观测该现象的视线。

而在这次的研究中，研究人员利用了多种手段对该现象进行观测，例如X射线、紫外线和无线电波，因为不同种类的射线可以与恒星内部的物质产生联系，研究人员通过探测这些联系的存在来确定恒星的情况。最终他们发现该黑洞对外喷射物质的速度达到了每秒钟1万公里，幸运的是他们在后期观察中发现那层“烟雾”已经逐渐消散了，所以才能看得更清楚。

恒星是如何被撕碎的？

托马斯·韦弗斯表示，任何一颗足够靠近黑洞的恒星都不会有好结果，无论该黑洞是恒星级黑洞还是超大质量黑洞，因为黑洞的超强引力会导致恒星的球面受力不均匀，从而导致恒星被吞噬的时候无法以完整的形态被吞进去，而会被弄得变形。这个研究团队在去年就发现了宇宙中一道特殊的爆炸光线，该光线促使天文学家进行了长达6个月的研究。

在这次的观测中，研究人员就发现该恒星遭遇了一颗超大质量恒星，因此它被撕成更多细小的碎片。这些细小的碎片在太空中汇聚成类似流体，因此被称为“物质流”，还有研究人员将物质流比喻成意大利面条。类似恒星被黑洞撕成物质流的事件在天文史上很少出现，因此天文学家对该事件更加关注。

这次发现说明了什么？

如果被撕成“面条”的恒星周围存在类似地球的宜居星球，而且该星球上已经存在生命，这些外星生命估计也不知道为什么突然就失去了光源和热源，它们甚至不知道在恒星被吞噬掉后就轮到自己的星球了。虽然这只是笔者所假设的场景，如果有一天有一颗黑洞出现在太阳附近，那么太阳恐怕也会遭遇类似的情况。

因此该发现告诉我们，宇宙中什么事情都有可能发生，地球虽然位于太阳系的宜居带中，但并非永远都是安全的。人类作为地球上的高等智慧生物，我们应该居安思危，多去 探索 宇宙中未知的奥秘。早一点了解宇宙中的奇特天文现象，或许能够早一点帮助地球规避外部风险，目前也只有人类能够做到这一点。

资料来源

澎湃网 10月14日 《迄今最近距离围观一颗恒星被黑洞撕成“意大利面条”》

来自欧洲南方天文台(ESO)及其它天文台的天文团队发现了一个距离地球仅1000光年的黑洞。

这是迄今为止被发现的距离我们太阳系最近的黑洞。而且，这个黑洞所处的三星系统能够被肉眼观察到。该团队通过智利拉西拉天文台的MPG/ESO 米口径望远镜跟踪其两颗伴星，从而得到了这个看不见的天体存在的证据。他们表示，这个恒星系统可能仅仅是冰山一角，而未来可能会有更多类似的黑洞被发现。

此项研究的共同作者，来自捷克科学院的荣休科学家Petr Hadrava介绍说："我们意识到，它是第一个肉眼可见、包含黑洞的恒星系统，这令我们都非常诧异。" 此恒星系统位于望远镜座。它与我们距离之近，南半球的人们甚至能在晴朗的黑夜直接观测其中的恒星，无需借助双筒望远镜或者天文望远镜。"这个恒星系统中有着迄今已知的距离地球最近的黑洞。" ESO科学家Thomas Rivinius这样说道。他领导了这项今天的发表在《天体与天体物理报》中的研究。

研究团队最初是在一项关于双星系统的研究中观测到这个命名为HR 6819的恒星系统。但随着对观测资料的分析，最终结果让他们大吃一惊: 在HR 6819中，存在第三个之前没有被发现的天体——一个黑洞。拉西拉天文台MPG/ESO 米口径望远镜给出的观测数据表明，两颗可见恒星中的一颗，以40天为周期，绕着一个不可见的天体旋转；而另一颗的旋转轨道距离它们则更远。ESO德国加兴站的荣休天文学家，也是该研究的共同作者，Dietrich Baade介绍说：“我们不得不进行好几个月的观测，以确定绕轨运行的周期为40天。这些成果之所以能成为现实，多亏了ESO开创性的以需求为重的体系，使得ESO的员工们能够代表有需要的科学家进行观测活动。”

在HR 6819星形系统中，隐藏黑洞是最早发现恒星质量黑洞中的一个，这种黑洞与周围的环境没有强烈的相互作用，因此，显示出真正的黑色。但是，天文团队可以通过研究内部对中恒星轨道，来发现黑洞的存在并计算其质量。智利的Rivinius曾说：“一个质量至少是太阳4倍的看不见的物体，是一个黑洞。”

到目前为止，天文学者在我们的星系中已经发现了几个黑洞，这些黑洞与他们周围的环境有着强烈的相互作用，通过释放出强烈的X射线被人们所发现。但是，科学家猜测，在银河系中会有很多的星系随着生命的终结而变成黑洞。在HR 6819星形系统中发现的这个无声的、不可见的黑洞会提供很多关于隐藏黑洞的线索。Riviniu说“银河系中存在着数百个黑洞，但我们知道的非常少。知道要寻找什么会让我们更容易的发现它们”。Baade补充到，在一个三重系统中发现黑洞表明我们看到了它令人兴奋的“冰山一角”。

天文学家相信他们的发现可以在第二系统上发挥作用。“我们意识到另一个系统LB-1，它可能是三倍的，尽管我们需要更多的观察来证实”Marianne Heida（ESO和该论文的共同作者之一）说。“LB-1系统距离地球还有些远，但从天文角度上说已经很近了，所以这意味着可能存在更多这样类似的系统。通过研究，我们了解这些稀有恒星的形成和演化过程。 它们起始生命超过太阳质量的8倍，并在黑洞之后的超新星爆炸中结束。

有关这个研究更多的信息呈现在“一个肉眼可见的三联星系统，内部有一个非吸积的黑洞”论文中，该论文发表在今天的《天文与天体物理学报》期刊上。

这个团队由欧洲南方天文台、智利圣地亚哥天文学家，欧洲南方天文台、德国加兴天文学家，布拉格捷克共和国科学院、天文研究所的名誉科学家，欧洲南方天文台组织德国总部的以及位于加利福尼亚威尔逊山的美国佐治亚州立大学的高分辨率天文学中心天文学家组成。

作者们将论文献给欧洲南方天文台天文学家斯坦·斯特福（1955-2014），来表达对他的怀念，“在悲伤和感激中感谢他对这份工作永不疲倦的警觉性”。

欧洲南方天文台ESO是欧洲最重要的政府间天文学组织，也是迄今为止世界最多产底面天文台。它是由16个国家：奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、法国、芬兰、德国、爱尔兰、意大利、荷兰、波兰、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国，以及东道国智利和作为战略伙伴的澳大利亚。ESO实施了一项雄心勃勃的计划，旨在设计、建造和运行一系列强大的地面观测设施，以使天文学家能够做出重要的科学发现。

ESO也在促进和组织天文研究合作方面发挥着主导的作用。ESO在智利开放了三个奇特的世界级观测地：拉西拉天文台、帕瑞纳天文台和拉诺德查南托天文台。ESO在帕瑞纳天文台启用了甚大望远镜（VLT）和世界上最先进的甚大望远镜干涉仪（VLTI），以及两台巡天望远镜：维斯塔天文望远镜（VISTA）和VLT巡天望远镜。

VISTA是使用可见光和红外线勘测的天文望远镜。在帕瑞纳天文台还拥有和运营切伦科夫望远镜阵列的南半球阵列，这是世界上最大、最敏感的伽马射线天文台。ESO也是当今世界最大的两个天文项目，查南托的APEX亚毫米波望远镜和阿塔卡玛毫米波阵列望远镜（ALMA）的主要合作伙伴。并且在靠近帕瑞纳的Cerro armazone，ESO正在建造一架39米高的巨型望远镜，它将成为“世界上最大的眼睛”。

作者 ：eso

FY ：Astronomical volunteer team

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