黑洞是众多科幻作品中都喜欢描述的天体,在这些作品中就算具备星际航行能力的外星文明,在宇宙中进行星际航行时也很担心,害怕遭遇黑洞。因为黑洞的引力极其强大,并且拥有很强的隐身特性,要是不小心被黑洞的引力捕获,极有可能被它吞噬,化为“虚无”。
几乎能吞噬一切,是大家对黑洞最深刻的认知。黑洞不仅是宇宙中最危险的天体,还是最神秘莫测的天体,因为人类对黑洞知之甚少。掉进黑洞的物质去了哪儿,变成了什么?人类对此一无所知。
根据一天体物理学家团队此前发表的一项研究报告,报告称研究人员取得了一项突破性的研究成果,他们在报告中认为黑洞中可能包含着一种奇特的能量形式,正是这种能量加速了宇宙的膨胀。
黑洞推动了宇宙的膨胀?此前科学家不是认为是暗能量加速了宇宙的膨胀吗?原来研究人员所说的这种特殊能量就是指暗能量,只不过这个研究小组声称暗能量就藏身在黑洞中,并且是黑洞制造了它。
这一切要从宇宙膨胀说起!上世纪初,美国天文学家哈勃通过大量观测发现河外星系都在远离我们,这些星系的光在光谱上显示出红移现象。至此,人类知道了宇宙正在膨胀。
在上世纪90年代以前,科学家普遍认为宇宙中物质间的巨大引力会减缓宇宙的膨胀速度。不过后来哈勃望远镜的观测却得出了相反的结论,证明宇宙正在加速膨胀。这项研究在2011年被授予了诺贝尔物理学奖。
根据2013年欧洲航天局的普朗克卫星所测得的数据,目前宇宙中星系间的相互退行速度为67.80±0.77千米/(秒·百万秒差距),即在距离上每增加326万光年,星系远离地球的速度就会增加67.8千米每秒。这一数值被称作哈勃常数,其中“百万秒差距”是一个天文距离单位,可用Mpc表示,1Mpc约等于326万光年。
宇宙为什么会加速膨胀呢?而不是减速或者停止膨胀,甚至收缩?科学家推测必然有某种力量在冥冥之中加速了宇宙的膨胀,并将这种东西称作暗能量。
观测数据表明,暗能量大约占宇宙质能总量的68%,余下的则是占比27%的暗物质,以及占比5%的普通物质。
暗能量和暗物质,由于并不吸收、辐射及反射光,也就是不发生任何电磁效应,因此我们无法直接看到,只能通过其他方式探测。其中暗物质的存在,有一个最明显的现象就是加速了银河系的旋转。至于暗能量,人类只知道它是一种具有斥力性的物质。
爱因斯坦的广义相对论认为,引力的本质是时空弯曲,是一种几何效应。理论认为,当物质密度超过一个临界值之后,空间将会被无限弯曲,形成一个奇点。黑洞中心就存在一个密度无限大,体积为零的奇点。
然而这一科学研究小组认为黑洞中的奇点并不存在,空间可以被物质弯曲的程度是有限的,当空间的弯曲程度趋于极限时,会发生反弹效应,从而使得空间扩张,表现为一种斥力性的能量。该研究团队认为这就是此前所认为的暗能量,它产生于黑洞中。
观测表明,暗能量在宇宙中的分布是不均匀的,有的地方稀疏,有的地方密集。如果暗能量真是由黑洞产生的,那这种不均匀性就是因为不同区域黑洞的大小和数量差异导致的。至于宇宙的加速膨胀,则是因为宇宙中的黑洞变得越来越多,质量变得越来越大。
不过要说明一点,目前关于“黑洞产生了暗能量,推动了宇宙加速膨胀”这一观点,仍然属于推测,还需要更多实质性的证据支持。说实话,这一想法真的是很大胆。
此外,该研究团队还发现超大质量黑洞的增长超预期。哈勃望远镜发现很多星系中心都存在超大质量黑洞,通常认为这些巨无霸黑洞是通过合并、吞噬周边物质而逐渐成长起来的,但研究人员通过分析不同星系中的黑洞样本,发现这些超大质量黑洞在90亿年的时间内增长了7到20倍,比黑洞合并和吸积模型的预期快。
科学家推测,这些增长迅猛的黑洞可能是汲取了真空能量。真空能量是存在于真空中的一种背景能量,由量子的随机涨落产生,也就是说“真空并不空”。目前真空能量的存在已被卡西米尔效应等多种证据证明。
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