如何寻找一个恒星黑洞

宇宙解码   2017-08-13 09:37

从星系中央的超大质量黑洞到X射线双星中的恒星黑洞,黑洞作为许多天体物理现象的诱因已被广为接受。黑洞被认为是解释这些系统行为的最简单物理模型。然而,仍存在着理论上的可能性,即这些系统可能存在着比黑洞更奇特的天体。最近的天文观测已基本上排出了在X射线双星系统中存在更奇特天体的可能性,同时也为恒星质量黑洞的存在提供了最好的证据。

在致密星中,作用于恒星外层向内的引力与由电子(白矮星)和中子(中子星)的泡利不相容原理所产生的简并压相平衡。当恒星的总能量E(由泡利不相容原理所产生的正能量以及由引力能所产生的负能量的总和)最小时,恒星便处于平衡状态。钱德拉塞卡(Chandrasekhar)第一个证明,致密星存在一个最大质Mmax,如果质量大于这一上限,恒星将变得不稳定。如果恒星的质量大于1.5倍的太阳质量Msun,那么通过减小半径和增加它的(负)引力能,恒星的总能量E会无休止的减小。但是,这一过程不存在一个平衡半径,广义相对论预言恒星最终会坍缩成一个奇点——黑洞。

如何寻找一个恒星黑洞

然而,对于外部世界,黑洞是不可见的。史瓦西(Schwarzschild)根据广义相对论证明,没有信号能从黑洞内部达到史瓦西半径之外的时空区域

R(S) = 2GM/c2 ~ 3 M/Msun km

式中M代表黑洞的质量,c代表光速,G是引力常数。在这一距离上时间坐标也归为零点。史瓦西半径内外两个区域的边界称为视界。每个黑洞都有一个视界,因此我们永远无法看到一个裸露的奇点。但是,因为任何有视界的天体必定是黑洞,那么探测这些视界就可以证明黑洞的存在。

对天鹅座XR-1和其他X射线双星的观测显示,这些X射线源是一个致密天体,它的最小质量高于Mmax;例如,天鹅座XR-1的质量大于6Msun。这就排除了白矮星和中子星的可能性,但是仍可能是更不同寻常的天体,例如类星体。现在,两个研究小组给出了如何在这些X射线双星系统中寻找视界的方法。

加西亚(Garcia)等人使用钱德拉卫星监视处于宁静态的6个黑洞候选者的暂现现象(暂现X射线源会产生与长周期极低光度不同的为期数周的爆发)。宁静黑洞暂现的X射线光度是具有相同轨道周期的宁静中子星暂现的1%。研究者把这一现象归咎于绝大部分的辐射产生自宁静吸积盘穿过黑洞视界之时。

使用这一方法寻找视界要求对吸积盘所能产生的光度有所了解。加西亚等人使用吸积盘的主对流吸积流(advection-dominated accretion flow,ADAF)模型来计算它所能产生的光度。计算显示,在宁静态中的暂现现象里绝热吸积—喷流解(adiabatic inflow-outflow solutions,ADIOS)起着作用。这意味着有吸积产生的绝大部分能量会被垂直于吸积盘平面的物质喷流所带走。这样观测到的低光度就无法与存在一个视界或是黑洞直接联系起来了。所以,这方面仍有大量的理论工作要做。

1980年,斯托格(Stoeger)提出了另一种探测视界的方法。他提出当处于离黑洞较远的轨道时,独立耀斑(individual flare patch)——一团辐射特征远远超出系统平均值的物质——会由于光行差而呈现出脉冲式的辐射。因为黑洞引力势阱中的多普勒效应,这些峰值的强度会随着物质接近黑洞而降低。因此,最后出现的脉冲应该是最弱的。与此相反,如果吸积天体有一个固态的表面,例如中子星,由于物质会撞击这一表面,最后的脉冲应该是最强的。

如何寻找一个恒星黑洞

插图说明

图(A)一团明亮的物质团由吸积盘的边缘盘旋着掉入黑洞视界消失。

图(B)对于这团物质的测光数据

道兰(Dolan)分析了由哈勃太空望远镜得到的有关天鹅座XR-1的高速光度计(high-speed photometer,HSP)数据。他在紫外波段发现了两组具有这些特征的脉冲。然而,统计上的可信度仍不够高,除非能证明这些脉冲不是系统自身的变化。需要在X射线波段和紫外波段对天鹅座XR-1的进一步观测来确认这些脉冲波列的存在。

其他的引力理论和3个经典的广义相对论验证实验一样并没有预言黑洞和视界的存在,这也许能成为广义相对论第四个验证实验。在这些理论中,非奇点的坍缩天体可以存在,但是只有半径方向的辐射才能从它们的表面逃逸,如果被吸积的物质撞击其表面中地球看不见的部分,那么们不会探测到任何辐射。如果这些理论中的致密天体无法重现这些结果,那么对视界的搜寻将会成为又一个验证广义相对论正确性的实验。

内容推荐
更多阅读

· 全新别克君威购车手册,这些也许是你不了解的

· “董存瑞”部队:赓续血脉做传人

· 工商银行推出手机卡工行e卡:首月免费等六大特权

· 原配妻子自杀,岳父受打击病逝,与现任小妻子却被称为夫妻楷模

· 清晨美女山林里跑步锻炼身体 尽显苗条身材大长腿

· 叶匡时批蔡当局没远见 只注视向内的“搞鬼钱沾”

· 前瞻给25亿盖东港观光铁道 东港镇长:别浪费钱了

· 故事:农村大妈五星酒店遭前台怠慢讥笑,大妈拿出一张纸条,服务员腿软了

· 小奥:96黄金一代可横扫03一代,总决赛相遇最多5场比赛淘汰03一代

· 从西部第六,一路连克MVP前三夺冠!即使没有乔丹,大梦95年的冠军也称得上历史最难!

· 招行普卡额度到底多少封顶?现在终于知道了!

· 平戎|恐怖组织塔利班配发美国装备,引发猜想,网友表示蛇鼠一窝早不是秘密~

· 南唐风画展精选小画品——国画

· 狗狗强烈的求生欲望打动原本放弃的的医生们,泪奔!

· 湖人21号新闻汇总|罗斯要来湖人?

· 行长,请关好你的门!银行须严防场地被借用进行诈骗

· 产后满肚子妊娠纹和疤痕,用这个小法子遮盖,变得魅力无限

· 孕期吃药对孩子影响有多大?

· 一辈子很长,要学会一个人走

· 一大波硬汉鲜肉军人形象,没有对比就没有伤害,只有他才是真正的军人出身!

· 国内输给本田,全球输给大众,丰田为啥还那么赚钱?

· 苏宁本土第一核心拼搏精神让球迷落泪 球队有他将提前完成保级任务

· 欧文仅仅是想当大当家?不存在的,还有更深层次原因

· 鏖战整晚末节翻盘 贵州森航主场负于广西威壮

· 怒!这国在美强逼下停了中国项目,中国又一神秘项目将达世界顶尖水准超越欧美

· 俄军披露在研神秘新式武器:有的威力奇大,有的独一无二

· 恋尸癖男子杀死继女后,性侵她的尸体并拍下奸尸画面!

· 特朗普移民政策连遭挫:边境墙难建 梦想者成问题

· 婆婆看到孩子身上的胎记,说是我做的孽,我该怎么办?

· 中国汽车行业的平均利润高达25%,而美国却仅有7%,中国车贵的原因在这里

· 疲惫不堪的周琦小丁,竟成李楠的救命稻草?姚主席岂能坐视不管!

· 新疆石墨烯第一股回归,大股东增持29000万中报增8590%,七月将复制“华北高速”八连板

· 从冀A到冀T,让你全面了解河北

· 黑龙江这4个地方要挂上“国字号”招牌啦!这是要火的节奏啊!

· 袁绍的失败,除了怪自己优柔寡断好谋无断,还跟摊上一个拖后腿添乱子的老婆有关系

· 铲屎官们,是时候和主子“算算账”了!

· 个人房贷月增万亿,联想赌命人工智能

· 跟着互联网打零工,外卖小哥月收入超过中国普遍的大学毕业生

· 林书豪携篮网队高管已抵达广州 易建联也已回国 登陆NBA指日可待

· 张一山同骚男直播开黑!36万网友围观,可他们玩儿的是什么游戏

· DOTA2 今日更新 TI7解说阵容公布 新手频道回归

· 《史记》原书名叫什么?它是怎么流传起来的?所有文章都是司马迁写的吗?

· 医院都关门算了,“自愈”歪理为何大行其道

· 60多部影片扎堆暑期档,混战中忙改档、各方“低调”保底,国产片恐难迎来井喷

· 三年增长25倍!这个投资者用专长获得回报……投资者说

· 疆蒙尿素将大量外发?内地市场你准备好了么?

· 为什么说解放军和敌人交战时不会将弹匣随意丢弃呢?

· 救援人员一头雾水!外籍男子骑车坠桥被救,送医院后男子竟仓皇逃了

· 巴西维秘超模亚历山大·安布罗休希腊清凉度假开心戏水

· 拳头:这次的符文改革,是一次赌博,不是生就是死,游戏一尘不改,我们早就输了!

· 《ps4》2017年下半年游戏发售情况一览(8-9月)

· 水泡一植物,肾强如老虎

· 上大学,户口到底迁还是不迁呢?农村的准大学生务必要了解哦!

· 初代Apple Watch用户新福利:铝合金版免费升级

· 10万内国产suv最看好它,宝马逼格白菜价,7万起配1.5T动力,哈弗吉利将不在是首选

· 小球盛行,若这5个全能悍将还在联盟,他们必是亿元先生!

· 工行和金沙“恋爱”啦,有信用卡的快去当顶级会员!

· 动物图集:高大骏马

· 野蘑菇不能随便吃,不注意可能会要命

· 他把手伸到我的面前,我只能服了

· 双胞胎一人吃糖,一人吃脂肪!最后谁变胖?

· 这十种房产投资理念,都是错的

· 西昌自驾邛海不走高速去越野,这款车竟然爬坡靠推

· 奥迪高性能版TT-价格曝光 官方预售85.8万元

· 过瘾!姚明首次对决连盖奥尼尔三个帽后 奥尼尔对姚明这么评价?

· 马来西亚狂犬病疫区扩大 印尼西加里曼丹省千人受感染

· 平定马拉维后 杜特尔特拟清剿菲共叛乱分子

· 周穆王西征戎狄浪漫之旅,与西王母国女王依依惜别,完成了纵横二万四千里旷古未有的西游!

· 植物图集:矢车菊

· 百年前的中华大地:山谷中的河水、院子的墙壁、石门、帆船

· 和男友回了趟农村老家,想上桌吃饭,他们却骂我丢人现眼

· 6位享受国务院特殊津贴的国家一级演员,演技扛扛,“人品”却并不理想

· 拳王泰森金身被破,东京比赛被对手KO击败!原因出在日本女服务员

· 欧文终究不是科比,即使他也有很强的得分能力!因为他选择了离开!

· 老挝人怎么看待中老铁路?有人歌赞,有人期盼

· 苏州、无锡、常州这三座城市谁更有发展潜力

· 穿越古代必须知道的知识 这些朝代的习俗能害死一大批穿越者

· 科学家在唾液中发现古代“幽灵”人种,跨物种交配可能是常态

· 尿液种植的螺旋藻或为火星最佳营养食物······

· 蚊子为啥老咬你?独家揭秘蚊子咬人秘密,一个夏天不被叮

· 菲政府全力支持新型电动吉普尼

· 印度街头故事

· 中国这么著名的景点竟然是免费的你去过了吗,让我们将穷游进行到底!

· 生男生女最全分析法,一张二胎生男生女预测表,终于可以儿女双全

· 对你的牙齿可以再好一点!

· 若懂,珍惜那过客

· 没有人会和乞丐去做朋友

· 32岁瑞典女孩体验北京相亲角,大爷大妈眼光毒辣嫌弃姑娘年龄大,妹子很受伤

· 八十岁丑娘,女儿却貌美如花,倾国倾城,而女婿竟是他!

· 《中国新歌声》:外国美女唱的超好,只有刘欢下来了,网友:很明显故意让的

· 美国科技股迎来金融危机后最火爆开年

· 李自成攻打北京时为啥只有5000太监殊死抵抗?明代精锐三大营去哪了

· 胚胎长在刀疤上,疤痕妊娠,我不堪回首的经历

· 专家:以大数据驱动慢病防控与管理

· 客途艰辛,陕西大秦之水:以坚盾对利矛,伺机水“淹”精英!

· 主父偃为何被灭满门?三个原因告诉你答案

· 产后腰痛,试试蛙式四步扳法

· 故事:书生的妻子

· 一小时发一句,让它占满整天朋友圈

· 青春可爱美女吃西瓜解暑

· 从安徽走出来的6大美女女星,你更喜欢谁?

· 全程的戏下来都是替身 演员为何不拍 不背台词12356来代替 这样真的好吗?

· 我的同桌是美女

· 他曾带中能在中超力压恒大排名榜首 如今执教力帆进军亚冠在望!中能队炒掉他已经降级中乙

· 美国高铁终获批准,美国人:早该学中国了,中国高铁超酷速度太惊人

· 还有这种操作!?细数英魂电竞赛场上的黑科技

· 人生,原本各有千秋,何必分个高低?

· 遇见你是缘分

· Bianca Elouise水中整理小裤裤,远方的浪都打过来了!

· 注意:即使农民购买了医疗保险,这些医疗费用也不会给报销!

· 哈弗H6最大对手,售8万,订单破2万,国产S神车霸气

· 记者问泰森:假如你和李小龙对打谁会赢?泰森这么回答

· 这些护肤品用一辈子不嫌多!

· 月亮正在偷走地球自转能量,它将离我们远去,如果月亮消失会怎么样?

· 小胖你变了,搬到屋里味道都差了

· 中国五大美的让女生都眼红的女星,第四名的有着瓜子脸吗,第二名的兼具气质和美貌!

· 欧文潜在下家出炉,你更看好他去哪一队

· 风流才子唐伯虎书画真迹,不光是美人,山水亦佳!

· 养父决定把百万家产给我,他的要求让我内心纠结,想要拒绝

· 两位前国脚自以为是,自认为已找到足球规律,说话完全不过脑子

· 自从学会这5道家常菜,招待客人也倍有面子,味道真是太好了!

· 德文-布鲁格曼和两姐妹争奇斗艳,眼睛只能看了又看!

· 高清壁纸:励志女神 赵丽颖 大尺度秀性感

· 少林第一护法武僧在酝酿大动作,欲用行动来为少林功夫正名

· 中国已配备的野战军用做饭保障装备,完全媲美美俄装备,比印度好的太多!

· 能引得奥尼尔频频侧目,ChinaJoy这位妹子是有多美

· 三年内到月球取矿卖地球人——这家美国私企靠谱吗?

· 身体的两个部位,看出你是否生过孩子

· 故事:老父亲去世几天才被子女发现,亲眼目睹事情经过的痴呆母亲留下最后一句话含恨离世

· 今日大暑,最热的“七下八上”来了!这些习俗你知道吗?

· 马加特1句话力挺王大雷:引山东球迷热议直言太可怜!

· 21岁妈妈剖腹产,宝宝惨被手术刀划开4公分的伤口

· 甘肃,为何能从亚洲脱颖而出?

· 下场最惨的总督,被人俘虏到印度任人卖票观赏,最后绝食而死,却成了反面典型

· 身着旗袍的女人如画,美艳动人

· 「三分钟法治新闻全知道」“蓝鲸游戏”创始人获刑,系俄罗斯首个被判刑的网络教唆自杀犯!

· 周星驰被向太炮轰时,只有这五人敢帮他,最后一个更是打脸向太!

· 史上最全的363种汽车标志,对车熟悉的看你能够认出多少个!不熟悉的赶紧马 涨知识!

· LPL解说RITA黑历史整容被曝光!网友:女同干嘛还来跟选手炒cp蹭热度?

· 哪凉快呆哪里去,中国最凉快的城市,你非来不可,号称“春城”

· 半年不吃盐和油,除了脑水肿,还会有什么?

· 当男星扮上女装,鹿晗吴亦凡成整容范本,最后一个无人超越

· 老伴老伴,老了有伴吧

· 安心保险陈静:用互联网思维做“简单”保险

· 王皓夫妻穿军装带两儿子拍全家福,刘国梁劝王皓别为要女儿让媳妇生三胎

· 绿能宝创始人的人生过山车:400亿身家两度破产,成败皆因光伏

· 重磅:石墨烯第一龙头,中报暴增12054%机构抢筹2亿,七月超越”科大讯飞“

· 孕妇临产前,宝宝在肚中给你身体变化的几个信号

· 产后第一次下床,原来是这种感觉

· 豆腐渣喂猪要注意些什么?用豆腐渣喂猪导致猪中毒了怎么办?

· 心若静然,一生安好

· 足球史上十大最著名的球星,齐达内第五,马拉多纳第二,球王榜首

· 中国铁塔“伪装”成参天大树,树干上面长“眼睛”,手机信号通信铁塔变身成美少女哒

· 沃尔沃销量增长存疑?媒体指人为压库所至

· 手动、自动、手自一体、无级变速、DSG,要是你选择哪个?

· C罗出场费高达千万!C罗:开球是荣幸,未来会从中国选择两到三名年轻球员

· 人,不能总惯着!

· 从挥金如土的千万富翁穷到每天只能吃泡面,最后一张真相了

· 娱乐圈中最甜蜜的5对情侣,满屏都是撒狗粮,但是张翰娜扎有点尴尬!

· 公诉意见书建议判处高承勇死刑!独家揭秘“白银案”公诉团队

· 关于花呗变更服务合同的思考

· 乌克兰坦克发生严重爆炸 来看看他们到底有多厉害

· 这些深海怪鱼不简单!

· 火箭队换老板,安东尼此时加入是利好,慢一拍就赶不上热乎的了!

· 中国轰20何时首飞?相比美俄,军迷关心性能能否达标

· 学会这道“花式馒头”之后,家里的宝宝再也不挑食了

· 薄荷的功效及其干品的药用价值和食用方法!

· 从未见过有趣的历史照片

· 夏天空调是电老虎,学我婆婆这几招,每月电费省一大半!

· 父亲装丧尸吓女儿女儿举动惊人

· 魅族Pro7原来是德国佬设计的,并非出自黄章之手

· 同为7座SUV谁更具优势 大众途昂VS汉兰达

· 夏季孩子咳嗽时,这八种食物不要给孩子吃!

· 中国信息安全大突破:彻底解决他人窃听和破译,美日眼馋求购直接被拒

· 纳尼?4250万得主令官方不高兴 官员称希望彩民一辈子都能是穷人

· 史上最奇葩的十大发明 日本发明亮瞎双眼

· 三国绝色美女排行,貂蝉仅为第二,黄月英丑女也上榜

· 明末最有骨气的大臣,对皇太极不拜不跪,皇太极却给他极高礼遇

· 为大家说一说,我备孕成功得子的经历!

· 哈登泄露火箭机密信息,赞助商或因此不满,球迷却很喜欢!

· 美国10岁男孩爬山时被绊倒 意外发现120万年象化石

· 解密DOTA2 OB战队 单车DC宁死不去西雅图的原因:躺在家里赚钱更自在

· 江苏这个小城计划再建一座交通枢纽站,选址已经确定,快看是否在你家门口

· 西瓜真的不能用保鲜膜保存?有关保鲜膜的4大问题你必须清楚

· 幽默故事——老板与女下属的饭局上老板娘发飙不许点“黄”菜

· 与毛阿敏那英齐名,多次登春晚,离婚后被男友骗千万财产

· 《楚乔传》中苍梧鸟成网红!赵丽颖逮谁送谁 林更新则是安利狂魔

· 泰达客场关键战“圣启鹏”将缺席 李林生:我和队员会全力以赴

· 八国联军放狠话:定要砍了这个将领头,他当即回应:敢杀我,我就造反

· 为什么宝宝晚上总是翻来翻去喜欢趴着睡?是正常现象还是疾病信号!

· 阴瑜伽|一条通往健康、爱和慈善的修习之路

· 超强暑假工 梦幻紫禁城小商人用这种方式养活自己

· 喝完红酒后昏沉沉的,我居然变成……

· 曾在央视主持过节目,25岁才开始拍戏,出道至今一直不温不火一家人低调很幸福

· 郭敬明的字强迫症不能看,张一山的字让人惊喜,只有这个女明星的字上不了台面

· 爆火的女人1—10分的打分标准,你在男人眼中是几分呢?热巴、范冰冰是8分和9分?

· 最新最全最权威 二季度基金盈利、重仓排行榜出炉

· 为了自保!美国不惜砍了俄罗斯的石油财路,如今却开始内讧?

· 中土世界战争之影:游戏版本购买指南及介绍

· “贵人话语迟”和“说话早的孩子一般都很聪明”哪一种更有依据?你家宝宝几岁会说话?

精彩图片