科学家总是提出宇宙的黑洞,那么宇宙的黑洞到底是什么呢?
黑洞
伊斯雷尔的结果只处理了由非旋转物体形成的黑洞。1963年,新西兰人罗伊·克尔找到了广义相对论方程的描述旋转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转,其大小与形状只依赖于它们的质量和旋转的速度。如果旋转为零,黑洞就是完美的球形,这解就和施瓦兹席尔德解一样。如果有旋转,黑洞的赤道附近就鼓出去(正如地球或太阳由于旋转而鼓出去一样),而旋转得越快则鼓得越多。由此人们猜测,如将伊斯雷尔的结果推广到包括旋转体的情形,则任何旋转物体坍缩形成黑洞后,将最后终结于由克尔解描述的一个静态。
黑洞是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下,作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。的确,这经常是反对黑洞的主要论据:怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢?然而,1963年,加利福尼亚的帕罗玛天文台的天文学家马丁·施密特测量了在称为3C273(即是剑桥射电源编目第三类的273号)射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。他发现引力场不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移,这类星体必须具有如此大的质量,并离地球如此之近,以至于会干扰太阳系中的行星轨道。这暗示此红移是由宇宙的膨胀引起的,进而表明此物体离地球非常远。由于在这么远的距离还能被观察到,它必须非常亮,也就是必须辐射出大量的能量。人们会想到,产生这么大量能量的唯一机制看来不仅仅是一个恒星,而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。人们还发现了许多其他类星体,它们都有很大的红移。但是它们都离开地球太远了,所以对之进行观察太困难,以至于不能。
发现“超大”黑洞
2015年3月1日,科学家称在一座发光类星体里发现了一片质量为太阳120亿倍的黑洞,并且该星体早在宇宙形成的早期就已经存在。科学家称,如此巨大的黑洞的形成无法用现有黑洞理论解释。
该发现对2014年之前的宇宙形成理论带出了挑战。至2015年的宇宙理论认为,黑洞及其宿主星系的发展形态基本上是亘古不变的。
德国麦克斯普兰喀天文机构的研究员布拉姆·维尼曼斯(BramVenemans)说道,最新发现的黑洞体量相当于太阳的400亿倍,比先前发现的同时期黑洞的总和还大出一倍。而在银河系的中央潜伏的黑洞比太阳大20倍-500万倍。
科学家无法解释最新发现的黑洞为何增长速度如此快。从理论上来说,它周围的气体不能使它变得如此庞大。北京大学首席研究员吴学兵说:“我们的发现对早期宇宙黑洞形成的理论提出了挑战。”他还说,“黑洞在短期内增长可能需要非常特殊的方式,或者在第一代行星和星系形成时就留有黑洞种子。但是这两种可能性都很难用当今的理论来解释”。
看清黑洞磁场
科学家认为,黑洞引擎是由磁场驱动的。借助事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT),天文学家在我们银河系中心超大黑洞事件视界的外侧探测到了磁场。发现在靠近黑洞的某些区域是混乱的,有着杂乱的磁圈和涡漩,就像搅在一起的意大利面。相反,其他区域的磁场则有序得多,可能是物质喷流产生的区域。还发现,黑洞周边的磁场在短至15分钟的时间段内都会发生明显变化。
理论修改