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初生黑洞和恒星相撞模型美國構建

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[來源:原創] [日期:11-09-22]
科學家認為,宇宙的絕大部分由暗物質構成,初生黑洞是構成暗物質的假設物質之一。但黑洞迄今尚未被直接觀察到。如果初生黑洞是暗物質的來源,而銀河系中的恒星約有1000億顆,黑洞與恒星的互相碰撞不可避免。但初生黑洞不像較大黑洞,它不會“吞噬”恒星,當它通過恒星時,只會在恒星表面造成明顯的震動。通過探測恒星與黑洞相撞,能為暗物質提供觀測證據,有助于天文學者進一步理解宇宙的內部運作規律。

  普林斯頓地理科學系博士后研究員斯拉文·漢納索杰和紐約大學宇宙學與粒子物理學中心的邁克爾·科斯頓以太陽為模型,推算初生黑洞對恒星表面造成的影響,以及初生黑洞的質量和它通過太陽的可能軌跡。美國國家航空航天局(NASA)的蒂姆·山斯托姆則將推算結果制成了兩個模擬視頻,一個顯示了初生黑洞穿過太陽內部時其表面的振動,另外一個視頻顯示了黑洞擦過太陽表面的情景。

  當初生黑洞的運行路徑穿過恒星時,它的萬有引力會擠壓恒星;當黑洞穿過后,它在恒星表面造成的波紋會迅速復位?扑诡D解釋說:“就像你戳一個水球,會看到內部的水形成波紋,這和恒星表面的現象很相似。觀察恒星表面的運動,也能推測出其內部的情況。如果一個黑洞通過,就能看到它(恒星)表面的顫動!

  “人們已知初生黑洞通過恒星會造成影響,模型公司而這是第一次我們用數字精確推算出了這一幕!奔s翰·霍普金斯大學物理與天文學教授馬克·卡敏科斯基說,該研究可作為探測初生黑洞的整合工具,并結合了現有太陽觀測技術的優勢,提供了一種周全而精確的方法。

  研究另一個重要意義是,它縮小了現有探測方法和黑洞質量限制之間的鴻溝。目前人們對黑洞的研究很大程度上受制于質量,有些質量太小無法包括在黑洞范圍里,而有些太大會打亂整個星系。按照目前的方法,初生黑洞根據以前直接觀測到的霍金輻射和光線彎曲來設定,但只有那些處在蒸發中的黑洞且其質量小于10的17次方克時,才能觀察到霍金輻射;質量大于10的26次方克時,才能使光線彎曲?扑诡D說,初生黑洞質量在其空缺部分,約占10億分之一,這好比研究一個未知的目標,其重量在一便士硬幣和一輛礦用卸貨車之間。

  新方法修正并建立了更專門的質量范圍,以定位一個初生黑洞。在他們的模擬中,初生黑洞質量大于10的21次方克,約為一個小行星的質量,其穿過恒星時在恒星表面產生了明顯的效果。

  研究人員還指出,銀河系中每年約發生1萬次這樣的可探測事件,F在我們知道初生黑洞能在恒星上面產生可探測的振動,當一個初生黑洞無害地滑過銀河系千億恒星時,觀察到它們的機會也大大增加。

美國普林斯頓大學和紐約大學研發出一種新的計算工具,以可視化方式模擬了初生黑洞通過一顆恒星的效果。利用該模型,科學家能深入了解難以捉摸的黑洞。他們的論文發表在本月出版的《物理評論快報》上。

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