黑洞是如何形成的？從死亡恆星的灰燼中涅槃重生

　　2018年08月30日 08:02 新浪科技

　　
　　

　　新浪科技訊 北京時間8月30日消息，據國外媒體報道，黑洞是宇宙中最迷人的存在之一。它們隱形於星系深處，像一個伏擊者，能將經過的恆星等天體撕碎，使其殘骸四處散落。無論黑洞的本質是什麼，這些奇特的宇宙物體將繼續吸引著科學家和非專業人士的關注。

　　但是，黑洞是從哪裡來的？它們如何形成，以及是什麼賦予它們如此具有破壞性的能量？在回答這些問題之前，我們必須先回答一個更為基本的問題：什麼是黑洞？普林斯頓大學的天體物理學家內塔·巴斯考爾（Neta Bahcall）說：「基本上，這是宇宙中的一個物體或一個點，其引力如此強大，以至於沒有任何東西能夠擺脫。」甚至光都會被黑洞吸收，這也是黑洞無法被看到的原因。

　　這些奇特天體的出現過程，就像是鳳凰從死亡恆星的灰燼中涅槃重生一樣。當巨大的恆星走向生命終點時，其內部用於核聚變形成氦的氫元素幾乎耗盡。於是，這些恆星開始燃燒氦，使剩餘的原子聚變形成更重的元素，直至鐵元素的形成，此時核聚變已經不足以提供足夠支撐恆星最外層的能量。恆星最外層開始向內塌陷，然後發生極為明亮的超新星爆發。

　　不過，此時恆星依然有一小部分殘留著。阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論預言，如果這些殘留具有大約三倍於太陽的質量，那殘餘恆星的強大引力將會超越其他一切，組成恆星的物質將塌縮稱一個體積無窮小、密度無窮的點。實際上，已知的物理學定律還無法完全解釋這些無窮性。「它們會在某個節點分裂瓦解，而我們並不知道真正發生了什麼。」

　　如果這一恆星遺跡是孤立存在的，那黑洞通常會呆在原地，不會造成什麼影響。但如果有氣體和塵埃圍繞，那這些物質就會像下水口的水流一樣被黑洞吸入。在這一過程中，氣體和塵埃的溫度升高，產生明亮的光線，而黑洞也將它們的質量納為己有，從而不斷發展壯大。

　　如果兩個黑洞相遇，它們各自強大的引力將互相吸引，使雙方環繞旋轉，並越來越接近。它們的總質量將震動周圍時空的網織結構，產生引力波。2015年，天文學家通過激光干涉引力波天文台（LIGO）發現了這種引力波的存在。

　　巴斯考爾說：「那是我們第一次真正『看到』黑洞並證實它們的存在。」她補充道，這些結果還進一步證實了愛因斯坦預言的方程。

　　此前科學家已經發現了黑洞存在的間接證據，指出銀河系中心的恆星正圍繞著一個巨大的隱形物體運轉。這種超大質量黑洞——質量是太陽的數十億倍——的形成是一個非常具有挑戰性的問題。

　　研究者認為，這些超大質量黑洞最初要比現在小得多，它們在宇宙早期形成時可能只有中等規模。經歷了宇宙尺度的時間，這些黑洞不斷吸收氣體和塵埃，與其他黑洞碰撞、融合，最終形成了巨無霸的規模。不過，巴斯考爾也表示，這一理論的許多細節依然十分模糊。

　　天文學家已經觀察到被稱為類星體的天體，它們是極度明亮的活動星系核，其能量可能來自吞噬物質的超大質量黑洞。類星體的年齡可以追溯到大爆炸之後的第一個10億年。在宇宙剛剛形成的時候，為什麼會在如此短時間內形成如此龐大的物體？科學家對此仍然非常困惑。「這無疑凸顯並增加了這一問題的複雜性，」巴斯考爾說道。（任天）