黑洞可以說是宇宙中最神秘的一種天體蛤虐,它是由大質(zhì)量級別恒星末期發(fā)生超新星爆炸而形成的,黑洞的質(zhì)量是極大的肝陪,所以黑洞產(chǎn)生的引力場也是無法想象的驳庭,任何在黑洞周圍的物質(zhì)都會(huì)被黑洞的引力場而吞噬,就連宇宙運(yùn)動(dòng)速度最快的光都會(huì)被吸進(jìn)去氯窍,黑洞的這種特質(zhì)導(dǎo)致黑洞既不發(fā)射光饲常,也不會(huì)向外反射光線,這樣我們就無法通過常規(guī)的觀察手段去發(fā)現(xiàn)黑洞狼讨,那么宇宙中第一個(gè)黑洞是如何發(fā)現(xiàn)的呢贝淤?
相對論偉大的發(fā)現(xiàn):史瓦西半徑
首先來說,黑洞作為一種天體熊楼,最早并不是通過天文觀測發(fā)現(xiàn)的霹娄,而是通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出來的,在1916年鲫骗,也就是物理學(xué)家愛因斯坦發(fā)布廣義相對論的第二年犬耻,數(shù)學(xué)家史瓦西通過物體速度逃逸公式、牛頓第二定律执泰、廣義相對論方程推導(dǎo)出了一個(gè)半徑公式枕磁,即史瓦西半徑,史瓦西半徑意味著:當(dāng)球狀天體的半徑小于史瓦西半徑時(shí)术吝,天體會(huì)在重力的作用下發(fā)生坍縮计济,即天體會(huì)無限向內(nèi)坍塌成一個(gè)體積趨于無限小的點(diǎn),由于這個(gè)點(diǎn)的質(zhì)量很大排苍,導(dǎo)致任何粒子包括光都無法從中逃逸沦寂,所以我們將這種天體命名為黑洞,也就是說:最早黑洞的發(fā)現(xiàn)并不是源于天體觀察淘衙,而是數(shù)學(xué)家史瓦西通過公式計(jì)算出的數(shù)學(xué)上的一個(gè)解传藏。
黑洞的發(fā)現(xiàn)源于一次偶然的信息傳輸
史瓦西半徑的提出揭示了黑洞的某些特性,例如不發(fā)光彤守、不向外發(fā)射光毯侦、引力極大等等,黑洞的這些特質(zhì)意味著常規(guī)的天文觀察手段很難發(fā)現(xiàn)它具垫,1931年侈离,美國貝爾電話的公司正在進(jìn)行一項(xiàng)信息通訊測試,貝爾公司需要將一組信息從美國傳輸?shù)綒W洲筝蚕,但是研究員發(fā)現(xiàn)在信息傳輸?shù)倪^程中始終伴隨著一種噪音干擾卦碾,這種噪音干擾不像是恒星輻射發(fā)出的铺坞,在排除了各項(xiàng)干擾因素之后,天文學(xué)家將這個(gè)干擾源鎖定在銀河系的中心:人馬座
但是銀河系中心位于地球的距離非常遠(yuǎn)蔗坯,在銀河系中心與地球之間存在著大量的星際塵埃康震、氣體,所以光線很難從銀河系中心透過來宾濒,想要觀察銀河系中心只能使用穿透力很強(qiáng)的紅外線,但是紅外線又會(huì)被地球大氣層中的水蒸氣所阻擋屏箍,所以天文學(xué)家需要選擇一個(gè)地球上海拔較高绘梦、而且十分干燥的地方建立天文觀測站以消除水蒸氣對于紅外線的干擾,即智利的亞他加馬沙漠赴魁。
德國的天文學(xué)家Reinhard通過長達(dá)數(shù)十年的天文觀測卸奉,他發(fā)現(xiàn)了在銀河系的中心存在著一群密度極大的恒星群,這個(gè)恒星群并非是靜止的颖御,而是處于運(yùn)動(dòng)之中榄棵,而且運(yùn)動(dòng)的速度越來越快,恒星群的中心是一片黑暗混沌潘拱、無法觀測疹鳄,為何銀河系的中心會(huì)存在一個(gè)密度稠密、快速運(yùn)轉(zhuǎn)的恒星群呢芦岂?根據(jù)太陽系模型可知:地球瘪弓、火星等行星因?yàn)槭艿教柕囊Χ鴩@在太陽周圍運(yùn)轉(zhuǎn),如果我們將太陽擋住禽最,那么地球腺怯、火星等行星的中心一定存在著一個(gè)質(zhì)量與太陽相似的天體,同理可知川无,銀河系中心的恒星群中一定存在著一個(gè)質(zhì)量極大呛占、且不可見的超級天體,那么這個(gè)天體究竟是什么呢懦趋?我們會(huì)不自覺的聯(lián)想到:黑洞晾虑。
天文學(xué)家Reinhard利用替換法第一次證明了黑洞的存在,不過隨著后來黑洞理論的發(fā)展愕够,雖然黑洞從理論上是不可以直接觀察的走贪,但是天文學(xué)家可以利用射電望遠(yuǎn)鏡去觀測黑洞發(fā)出的γ射線來判斷黑洞的存在,還有利用黑洞周圍的恒星或星際云氣團(tuán)繞行軌跡也可以判斷出黑洞的具體位置惑芭。