现在物理学家们又造出了引力波探测器 。 区别于天文望远镜的“看” , 它实际上更像是个“听”的听诊器 。 它能听到两个黑洞在那“唱歌跳舞”的声音 。
2015年 , 激光干涉引力波天文台(LIGO)首次直接“听到”来自两个黑洞绕转与并合产生的引力波信号 。 来源:LIGO
张帆:说它是“听”的原因 , 是因为它的波段是正好是我们声波的波段 。 两个黑洞在合并的过程之中会互相绕转 , 最后变成一个 。 黑洞会弯曲周围的时空 , 而如果弯曲时空的东西本身还在相互绕转的话 , 整个时空就会被它搅得向外传播 。 这种传播会导致距离的变化 , 而这种距离的变化会导致电磁力变化 。 这一系列物理效果可以被观测到 , 从而反推出两个黑洞的环绕方式 , 这和用电脑模拟出黑洞的情况是一模一样的 , 所以我们算是听到了黑洞 。
段玉龙:刚才我们说到了黑洞的色 , 接下来我们再来看一看黑洞的形——黑洞到底是一个什么样的形状?
张双南:黑洞是宇宙当中最简单的东西——不仅仅是最简单的天体 , 而是最简单的东西 , 再也没有比它更简单的东西了 。
黑洞就是个空间 , 我们从外面观测它的话 , 可以发现它顶多拥有两到三个性质 。 第一 , 它是有质量的;其次 , 它可能会绕转;最后 , 它可能带有电荷 。 它就顶多能干这些事了 , 所以特别简单 。
然后说到黑洞的形状 。 如果说黑洞只有质量 , 它将只会是个胖乎乎的一个球 。 但如果黑洞能转动的话 , 那就像咱们地球转起来 , 赤道面就会稍微大一点 , 所以它就不完全是个球了 。
张帆:旋转黑洞有一个外的事件视界 , 是光开始跑不掉的地方 。 它是有一点扁的 。 究竟有多扁 , 要取决于你用什么做坐标系 , 它里面还有一个内边界 , 中间的奇点变成了一个环 , 就不再是个点了 。
段玉龙:下面是2019年让全球科学家们非常兴奋的一张图 , 是人类拍摄到的首张黑洞的照片 , 这张照片看起来像是一个甜甜圈?
在2019年获得的人类首张黑洞照片 。 该超大质量黑洞位于超巨椭圆星系M87中心 , 质量是太阳的65亿倍 , 距离我们5500万光年 。 来自:Event Horizon Telescope
张帆:咱们往远了说 , 在牛顿那个年代就有人说黑洞存在 。 因为大家都发现引力够强的时候 , 光也跑不掉 。 那个时候 , 光被认为是一个带质量的粒子 , 所以它能被引力吸回来 。 但是后来发现光是电磁波 , 没有质量 , 所以牛顿引力就对它不起作用 , 它就应该根本不理会黑洞 , 直接跑了 。
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