'宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?'

黑洞 宇宙 物理 葡萄酒 核聚變 史蒂芬·霍金 徐德文5分鐘科學頻道 2019-09-04
"
"
宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?

科學家們在探索未知世界的過程中,有時碰到很燒腦的東西,往往會以打賭來臨時解決問題,比如已去世的著名理論物理學家霍金,即使坐在輪椅上也要賭。2017年,華沙大學天體物理學家克里斯·貝爾琴斯基和同事打了一個賭,賭注是100美元的葡萄酒,並立下字據:宇宙中不可能存在55倍到130倍太陽質量的黑洞。

現在這個賭注可能要揭曉了,引力波探測器可能已經發現了這種理論上不可能存在的黑洞。

這個打賭看起來確實有點反常。黑洞是引力坍縮形成的緻密天體,只要壓力足夠強大,手指甲都可壓成黑洞,未來科技發達了,說不定可以創新發明一種“黑洞葬”,把死去的人都壓縮成黑洞。從瞬間蒸發的微型黑洞,到幾百億個太陽質量的超大質量黑洞,這些都應該是宇宙中的常態,為什麼會單單缺少55到130倍太陽質量的黑洞呢?

"
宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?

科學家們在探索未知世界的過程中,有時碰到很燒腦的東西,往往會以打賭來臨時解決問題,比如已去世的著名理論物理學家霍金,即使坐在輪椅上也要賭。2017年,華沙大學天體物理學家克里斯·貝爾琴斯基和同事打了一個賭,賭注是100美元的葡萄酒,並立下字據:宇宙中不可能存在55倍到130倍太陽質量的黑洞。

現在這個賭注可能要揭曉了,引力波探測器可能已經發現了這種理論上不可能存在的黑洞。

這個打賭看起來確實有點反常。黑洞是引力坍縮形成的緻密天體,只要壓力足夠強大,手指甲都可壓成黑洞,未來科技發達了,說不定可以創新發明一種“黑洞葬”,把死去的人都壓縮成黑洞。從瞬間蒸發的微型黑洞,到幾百億個太陽質量的超大質量黑洞,這些都應該是宇宙中的常態,為什麼會單單缺少55到130倍太陽質量的黑洞呢?

宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?

原來上世紀60年代,耶路撒冷希伯來大學巴卡特·扎爾曼等三位科學家指出,當一顆瀕臨死亡的恆星質量非常巨大時,將不會在重力作用下坍縮成黑洞,而是發生不穩定對超新星爆炸,瞬間被吹散在太空中,不會留下黑洞殘骸。這是因為質量介於130到250倍太陽質量的恆星,其原子核和高能伽馬射線碰撞會產生自由電子和正電子對,消弱了超巨星核心的壓力,導致恆星局部坍塌,點燃氧聚變造成失控的熱核爆炸,把整個恆星徹底吹散。而根據此前的理論,這種恆星死亡後的核心會坍縮成55到130倍太陽質量的黑洞,所以宇宙中應該不會存在這個質量範圍內的黑洞。

貝爾琴斯基因而認為目前世界上僅有的三臺引力波干涉儀——2臺LIGO及1臺Virgo,能探測到的黑洞質量上限約為50倍太陽質量,並與同事打賭;後來又有幾位科學家加入進來,最終在阿斯彭物理學中心簽訂了六方賭約,輸的一方要給每位贏家買100美元的葡萄酒。

"
宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?

科學家們在探索未知世界的過程中,有時碰到很燒腦的東西,往往會以打賭來臨時解決問題,比如已去世的著名理論物理學家霍金,即使坐在輪椅上也要賭。2017年,華沙大學天體物理學家克里斯·貝爾琴斯基和同事打了一個賭,賭注是100美元的葡萄酒,並立下字據:宇宙中不可能存在55倍到130倍太陽質量的黑洞。

現在這個賭注可能要揭曉了,引力波探測器可能已經發現了這種理論上不可能存在的黑洞。

這個打賭看起來確實有點反常。黑洞是引力坍縮形成的緻密天體,只要壓力足夠強大,手指甲都可壓成黑洞,未來科技發達了,說不定可以創新發明一種“黑洞葬”,把死去的人都壓縮成黑洞。從瞬間蒸發的微型黑洞,到幾百億個太陽質量的超大質量黑洞,這些都應該是宇宙中的常態,為什麼會單單缺少55到130倍太陽質量的黑洞呢?

宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?

原來上世紀60年代,耶路撒冷希伯來大學巴卡特·扎爾曼等三位科學家指出,當一顆瀕臨死亡的恆星質量非常巨大時,將不會在重力作用下坍縮成黑洞,而是發生不穩定對超新星爆炸,瞬間被吹散在太空中,不會留下黑洞殘骸。這是因為質量介於130到250倍太陽質量的恆星,其原子核和高能伽馬射線碰撞會產生自由電子和正電子對,消弱了超巨星核心的壓力,導致恆星局部坍塌,點燃氧聚變造成失控的熱核爆炸,把整個恆星徹底吹散。而根據此前的理論,這種恆星死亡後的核心會坍縮成55到130倍太陽質量的黑洞,所以宇宙中應該不會存在這個質量範圍內的黑洞。

貝爾琴斯基因而認為目前世界上僅有的三臺引力波干涉儀——2臺LIGO及1臺Virgo,能探測到的黑洞質量上限約為50倍太陽質量,並與同事打賭;後來又有幾位科學家加入進來,最終在阿斯彭物理學中心簽訂了六方賭約,輸的一方要給每位贏家買100美元的葡萄酒。

宇宙中為什麼不可能存在55到130倍太陽質量的黑洞?

然而黑洞形成的機制並不只有一種,在球狀星團的內部,有可能出現50倍太陽質量的黑洞和30倍的合併,形成的新黑洞再與另外的黑洞合併。雖然概率很小,但畢竟還是存在,而且引力波干涉儀可以探測到這種合併。目前已有7位科學家表示,他們聽說4月份以來引力波干涉儀探測到的22起合併事件中,有一起涉及到一個100倍太陽質量的黑洞,不過LIGO和Virgo團隊還沒對此進行確認或否認。

看來離科學家們打賭勝負的揭曉還有一段時間,但也不會太長了了,因為賭約上已註明,勝負限定在引力波干涉儀探測到的前100個引力波事件內。目前,改進後的引力波干涉儀據稱每週可探測到5到10次引力波事件,或許這一兩年內我們就能知道宇宙中究竟有沒有55到130倍太陽質量的黑洞存在了。你想賭一下嗎?請在評論中留下你的意見,哦不,賭資!

"

相關推薦

推薦中...