宇宙中可怕的十大黑洞(圖)



幾乎所有的星系中央都隱藏著一個質量達到數百萬倍的黑洞。(圖片來源:Adobe Stock)

黑洞是宇宙中的龐然大物,可謂是「怪物天體」,具有強大的引力,即便是光都無法逃離黑洞。黑洞的類型有多種多樣,一般情況下在星系中央就有一個或者多個黑洞,其質量從數百萬個太陽質量到數百億個太陽質量不等。科學家們列出了十大最為極端的黑洞,其中有最小的黑洞,也有最大的黑洞等。幾乎所有的星系中央都隱藏著一個質量達到數百萬倍的黑洞,科學家們在兩個鄰近星系中發現了可謂是迄今宇宙中被我們所知的最大黑洞。

宇宙中迄今發現的最大質量的「超級黑洞

其中一個位於NGC 3842星系中,其距離我們3.2億光年之遙,該星系是獅子座星系群中的一個最為明亮的天體,通過凱克望遠鏡等的觀測證實了NGC 3842星系中黑洞達到了97億倍太陽質量。另一個黑洞位於NGC 4889星系中,其距離我們大約3.35億光年,是後發星座中一個最為明亮的天體,其擁有的黑洞質量與前者相當,甚至更大。

超大質量的黑洞也擁有異常龐大的事件視界,這是黑洞的引力範圍可視邊界,科學家發現這個黑洞的事件視界是太陽之冥王星距離的五倍左右,其質量也銀河系中央黑洞的2500倍,而銀河系中央黑洞的事件視界只有太陽到水星軌道的距離。圖中顯示了NGC 3842中發現的超大質量黑洞的大小,小圖中最亮的便是NGC 3842星系,黑洞則位於該星系的中央。

旋轉最快的黑洞

黑洞通常都會以非同尋常的速度旋轉,並影響到周圍宇宙空間的結構,一個被命名為GRS 1915+105的黑洞位於天鷹座方向,距離地球大約3.5萬光年,以每秒950轉以上的速度旋轉。圖中顯示了黑洞在旋轉與不旋轉情況下週圍時空的變化,對於沒有旋轉的黑洞,白色區域較大,而右邊旋轉黑洞的白色區域較小,從這點可以推測旋轉黑洞的氣體可以距離事件視界非常近的軌道運行,因此其半斤也更小一些。如果物質落入黑洞的吸積盤,不可能存在逃逸的可能,旋轉將以每小時3.33億英里的速度進行,大約為5.36億公里每小時,幾乎達到了光速的一半。

典型的中等質量黑洞

科學家們認為黑洞的質量可劃分為三個等級,即大質量黑洞、中型黑洞、以及小型黑洞,當然在幾乎每一個星系核心都潛伏的一個質量達到百萬計或者數十億倍太陽質量的黑洞,質量較小的黑洞可達到數倍太陽質量。在銀河系中央,科學家認為這裡存在一個質量超過400萬倍太陽質量的黑洞。美國宇航局雨燕X射線天文觀測衛星發現在NGC 5408中存在挂怪異的X射線源,存在一個115.5天的週期循環,因此天文學家們懷疑一個中等質量級的黑洞正在剝離伴星物質。然而,中等質量黑洞多年似乎一直逃避天文學家的觀測,但最近發現的中等質量黑洞距離我們2.9億光年,編號為HLX-1,質量為2萬倍太陽質量。

在宇宙空間中漫遊的「流浪黑洞」

當星系發生碰撞時,黑洞可能在碰撞中被踢出星系,在宇宙空間中開始漫遊旅程。科學家發現的第一個流浪黑洞被命名為SDSSJ0927+2943,它的質量大約為太陽質量的6億倍,並以每小時590萬英里(約為950萬公里每小時)的速度四處漂流,研究人員推測可能有數以百計的流浪黑洞漂移至銀河系。圖中顯示的為藝術家構想的一個流浪黑洞從一個球狀星團附近通過的景象。

「最明亮」的黑洞

儘管黑洞的引力可以使得光線都無法逃脫,但是黑洞可以組成類星體的核心結構,而類星體卻是宇宙中最強大、而且最有活力的天體。本張圖顯示了在2003年哈勃空間望遠鏡拍攝的類星體3C 273的圖像,右邊的圖詳細揭示了類星體的一些關鍵信息,從圖像中可以看書中央較為明亮的光線被阻擋了一部分。由於星系中的黑洞可以吞噬周圍氣體和塵埃物質,因此在這個過程中可以噴射出巨大的能量,我們在圖中可以看到的天體就是類星體3C 273,距離我們大約30億光年。

目前已知的宇宙中最為古老的黑洞

科學家們發現了可謂是最為古老的黑洞,其被命名為ULAS J1120+0641,其出生的年代僅僅在宇宙大爆炸之後的7.7億年,而宇宙大爆炸被認為發生於137億年前,因此這個黑洞堪稱最古老的黑洞。圖中是藝術家繪製的ULAS J1120+0641黑洞的景象,其質量是太陽質量的20億倍。同時,這也是在早期宇宙中發現的最遙遠以及最明亮的類星體。該圖由歐洲南方天文臺提供。最古老的黑洞引發了科學家們對其生世之謎的討論,在宇宙大爆炸之後如此短的時間內,這顆黑洞是如何誕生的呢,目前還是未知數。

神奇的「子彈射擊」黑洞

科學家發現編號為H1743-322的黑洞似乎在方向噴射「子彈」,這些被黑洞噴射出來的高速物質是電離氣體團塊,在黑洞的吸積盤上被反向噴射出來,酷似黑洞在「打嗝」。研究人員認為黑洞噴射出的電離氣體團塊可對星系中的恆星以及行星產生影響,甚至也可能影響星系中的電磁場環境。這個黑洞距離我們大約28000光年,其質量為太陽質量的十倍,位於黑洞附近的伴星物質正不斷地被撕扯下來,並形成電離氣體團以接近光速四分之一的速度噴射出去。

黑洞之間發生互相吞噬的恐怖事件:「黑洞吞噬者」

在NGC 3393星系中存在著兩個異常活躍的黑洞,科學家認為其中存在兩個較小黑洞合併的事件,這兩個黑洞由於距離太近,而其中一個黑洞正在消耗併吞噬另一個黑洞所存在星系的核心物質。本項觀測首次發現了兩個黑洞的合併事件,研究人員通過是同美國宇航局錢德拉X射線空間望遠鏡探測到的兩個黑洞一個具有3000萬倍太陽質量,另一個至少有1百萬倍太陽質量,彼此距離僅490光年。

宇宙中最小的黑洞

到目前為止,科學家們發現了質量最小的黑洞少於三倍太陽質量,可謂是個「小個頭的宇宙怪物」,這顆黑洞被命名為IGR J17091-3624,接近理論上黑洞質量的最小值。雖然這個黑洞具有相對而言非常小的質量,但美國宇航局的錢德拉X射線空間望遠鏡卻能探測到異常快的噴射流,在恆星級黑洞中算是最快的,速度相當於光速的3%,即每小時2000萬英里,或者約為每小時3200萬公里。通過進一步的觀測,科學家們發現黑洞處於一個雙星系統中,在黑洞吸積盤中的大部分物質都被噴射流擾動。

平坦的黑洞

由於黑洞距離地球非常遙遠,科學家很難收集到一些關鍵性的線索,這些信息可以幫助研究人員解決許多圍繞黑洞的謎團。然而,研究人員閑雜試圖揭開平坦黑洞的神秘屬性。黑洞擁有強大的引力,即便是光都無法逃脫,如果物質墜入事件視界之內,那麼將在黑洞的引力作用下跌落其中,而科學家們在實驗室中通過光纖創造了人工的事件視界,研究所謂的霍金輻射是如何逃逸出黑洞的。



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