宇宙无边无限,其中就有很多超大质量黑洞,科学家在探测时发现了新现象。北京时间12月2日消息,据英国每日邮报报道,美国宇航局最新发现一个超大质量黑洞,它一直以“疯狂速度”孕育着恒星,平均每年可以诞生500颗恒星,这项研究有助于解释气态天体的起源之谜。
美国麻省理工学院研究人员使用钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜进行观测,目标锁定一个叫做“凤凰星团”的遥远星系群,该星系群中包含着一个超大质量黑洞,具备诞生恒星的理想条件。
与其他星系中心发现超大质量黑洞不同,在凤凰星团内部发现的黑洞更弱,星系内部的气体云易于冷却,并开始孕育恒星,这是天文学家长期以来一直期待发现的一种现象。
黑洞有什么作用?
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。
那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
恒星是什么形成的?
依据目前的恒星形成理论,分子云的核心(特别是高密度区)会因为重力不稳定,由片段的碎片开始崩溃(一般称为自然的恒星形成,参考金斯不稳定性),或是因为来自超新星的冲激波,或是在附近的其他能量充沛的天文学过程触发分子云中的恒星形成(一般称为触发的恒星形成)。部分的重力能量在崩溃的过程中会以红外线的形式损失掉,其余的则会用于增加天体核心的温度。累积的部份物质将会形成星周盘,当温度和密度够高时,氘的核融合将会被引发,并产生向外的压力,结果将使崩溃减缓(但不会停止),而由云气组合成的物质仍继续如雨般的落在原恒星上。在这个阶段,或许是由落入物质的角动量造成的,将会产生双极喷流。最后,在核心的氢开始融合成为恒星,这时,还环绕在周围的物质将开始被驱离。
原恒星的发展在赫罗图上会遵循林轨迹,原恒星会继续收缩,直到到达林边界,然后收缩会以稳定的温度继续下去直到凯尔文-赫姆霍尔兹时标。质量低于0.5太阳质量的恒星将进入主序带,稍重的原恒星,在林轨迹的终点仍将缓慢的塌缩,追随着亨耶迹,以接近流体静力平衡。
这种活动形式会使恒星的质量在大约一个太阳质量的附近。高质量的恒星形成过程,也有类似的演化(发展)时程表,但时间会短许多,而且也还未清楚的被定义出来。恒星后期的发展属于恒星演化研究的范畴.