Sunday, June 23, 2024
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愛因斯坦又對了!黑洞周圍存在「墜入區」

黑洞,宇宙中最神秘的天體之一,吞噬一切靠近的物質,就連光也無法逃脫!愛因斯坦(Albert Einstein)在 1915 年提出的廣義相對論,預言了黑洞周圍存在一個「墜入區」(plunging region),物質會在此區域加速到光速,直線墜入黑洞。如今,科學家們終於觀測到這個奇異區域,再次證明愛因斯坦的預言!

據《生活科學》(LiveScience)網站報導,由牛津大學物理系(Department of Physics at Oxford)的研究團隊,利用美國太空總署(NASA)的 NuSTAR 和 NICER 太空望遠鏡,觀測到物質以光速墜入一個遙遠黑洞的景象,證實了「墜入區」的存在。這項研究成果於 5月 16 日發表在《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)期刊上。

研究團隊表示,透過研究「墜入區」,可以揭示黑洞和時空本質的一些基本奧秘。

「這是我們首次觀察到,從恆星外緣剝離的電漿,如何最終墜入黑洞中心,」該研究的主要作者,牛津大學物理學家穆默里(Andrew Mummery)在一份聲明中表示。「真正令人興奮的是,銀河系中存在著許多黑洞,而我們現在擁有一種强大的新技術,可以利用它們來研究已知最強的重力場。」

黑洞誕生於巨型恆星的坍縮,並透過吞噬氣體、塵埃、恆星和其他黑洞來成長。這些宇宙怪獸擁有如此強大的引力,以至於任何東西(甚至光)都無法逃脫它們的魔爪。

但這並不意味著黑洞是不可見的。活躍的黑洞周圍環繞著吸積盤(accretion disk)——由氣體雲和恆星剝離的物質組成的巨大羽流,當它螺旋式墜入黑洞時,會因摩擦而被加熱到極高的溫度。

研究人員將兩架太空望遠鏡指向一個名為 MAXI J1820+070 的黑洞,它位於距離地球約 1 萬光年的雙星系統中。他們探測到了來自黑洞吸積盤灼熱物質發出的 X 射線。將 X 射線數據輸入數學模型後,他們發現,只有當模型包含來自「墜入區」物質的光線時,數據才會匹配,這證實了「墜入區」的存在。

「愛因斯坦的理論預言了這種最終墜入的存在,但這是我們第一次能夠證明它正在發生,」穆默里說。「把它想像成一條河流變成瀑布——到目前為止,我們一直在觀察河流。這是我們第一次看到瀑布。」

研究人員表示,透過收集和研究來自這個「宇宙瀑布」的更多光線,他們將獲得對黑洞周圍極端環境的空前洞察。「墜入區」位於黑洞事件視界(event horizon)的邊緣,事件視界是黑洞的「不歸點」,一旦越過這個界限,重力就會變得如此強大,以至於連光都無法逃脫。

「我們相信,這代表著黑洞研究中一個令人興奮的新發展,使我們能夠調查黑洞周圍的最後一個區域。只有這樣,我們才能完全理解重力,」穆默里說。「電漿的最終墜入,發生在黑洞的最邊緣,顯示了物質對最強形式重力的反應。」自由時報0518

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