[解密] 黑洞邻近时空或存在类土星环的神秘物质结构

  (Everett/编译)据国外媒体报道,自爱因斯坦1916年提出广义相对论后,科学家就一直在验证这一理论是否是正确的,尤其是在大质量天体的引力环境下,广义相对论可能存在“瑕疵”。银河系中典型的强引力环境要数位于银河系中央的超大质量黑洞了,科学家发现如果新的计算方法正确,暗示银河系中央黑洞周围应该存在一个类似土星环的结构,这是一个在强引力环境下的安全“避风港”。广义相对论描述了时空的几何属性,该理论认为大质量的天体可导致周围时空弯曲,如果将质量压缩到史瓦西半径的时空中,那么连光子都无法逃逸。



  广义相对论预言了黑洞的存在,时空在极端扭曲的情况下连光都无法逃脱



  由于引力透镜的作用,遥远天体形成了四个像,这就是爱因斯坦十字


  目前仍然有许多物理学家相信广义相对论存在瑕疵,这是因为该理论与量子力学不兼容,而后者被认为是物理学上的另一个支柱。两个理论共同撑起了物理学的殿堂,量子力学支柱上已经构建起庞大的分支学科,科学家则希望通过引力量子化的思维将两者统一。相对论可以用于描述宇宙中大尺度的现象,而量子力学则主导着宇宙微小颗粒,有科学家认为相对论在一些尺度上可能存在问题,我们可以在引力最强的宇宙环境中检验相对论,比如中子星就是一个好地方,此类天体的直径仅20公里左右,却拥有太阳级别的质量。


  马克斯·普朗克射电天文研究所科学家已经将相对论用于中子星周围环境的测试,发现一个由中子星和白矮星构成的双星系统,在发出引力波的同时也失去能量,轨道周期以每年8百万分之一秒收缩,而当前的轨道周期为2.46小时。同时,黑洞也是检验广义相对论的场所,银河系中央大质量黑洞拥有数百万倍的太阳质量,我们只知道黑洞非常致密而且不发光,没有直接证据显示黑洞行为遵守广义相对论。


  科学家对银河系中央大质量黑洞的研究中发现,如果广义相对论存在瑕疵,那么黑洞周围应该进行一个稳定的引力场环境,被黑洞引力吸积的物质可以在这里徘徊很长一段时间,而不是直接被黑洞的引力所吸入,越来越多的物质或者气体聚集在距离黑洞非常近的轨道上,形成了一个类似土星环一样的结构,我们可以从射电波、红外以及X射线波段上发现黑洞的边缘构成。


  未来的空间引力波望远镜可以寻找由于不规则的颗粒震动形成的能量信号,5到10年内科学家将联合事件视界望远镜与引力波观测站对黑洞进行探索,有望发现位于黑洞周围的神秘物质环。法国巴黎天文台科学家埃里克认为我们将第一次看到事件视界周围由广义相对论预言的现象。


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