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科学家惊人发现黑洞内部时间倒流

时间:2024-07-14 06:55:28

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科学家惊人发现黑洞内部时间倒流

科学家发现黑洞有许多奇怪的特性,比如连光都无法逃脱黑洞的引力控制,更不用说其他物体了。

但是黑洞内部却又是何种景象呢,这个问题似乎很难回答,来自加州大学伯克利分校的科学家发现,黑洞内部也拥有鲜为人知的奥秘,热力学时间的箭头可能指向过去,这意味着黑洞内部似乎知道未来会发生什么。

黑洞的这个神奇特性来自我们对黑洞的定义,在最新一期《物理评论快报》中,科学家发现了广义相对论中的新定律。

黑洞内部的可能知道整个宇宙的命运

在广义相对论中,黑洞的事件视界无法被有限时间线上的任何一个观察者观测,其原因之一在于黑洞的属性,科学家提出了黑洞全息屏理论,虽然观察者无法在外部了解事件视界,但黑洞内部的却可能知道整个宇宙的命运。

黑洞的事件视界无法被有限时间线上的任何一个观察者观测

黑洞全息屏理论的结论看上去非常有趣,我们可以从中得出未来和过去的信息。

劳伦斯伯克利国家实验室的恩格尔哈特教授认为黑洞的全息屏从某种意义上看是强引力场的局部边界,如果这是未来的全息屏,那么对应的黑洞,如果这是过去的全息屏,对应的是白洞。

在热力学的角度,时空也被认为是全息图,根据全息原理,其与给定区域内的表面积有关,也可进一步解释为热力学的时间方向。

由于过去和将来的全息屏区域在不同的方向增加,因此时间的方向可以对应着两种不同类型的全息屏。

黑洞内部却又是何种景象

在过去的全息屏中,时间的箭头指向前,比如我们现在所处的膨胀宇宙,包括了过去的全息屏,我们很自然地认为热力学的时间箭头是前进的。

反之,在将来的全息屏中,时间是倒退的。

黑洞内部也拥有鲜为人知的奥秘

在银河系附近一个星系的中心,天文学家发现了一对超重黑洞(特大质量的黑洞)。它们就如同一对滑冰运动员,围绕着彼此不断旋转。双黑洞产生的能量极其巨大,使得寄主星系中心的亮度大大强于星系中成千上万的恒星,科学家将其称为类星体。

由中科院国家天文台研究人员陆由俊、闫昌硕和美国俄克拉荷马大学戴新宇、北京大学于清娟组成的研究团队发现在距离地球最近的类星体 Markarian 231中隐藏着超大质量双黑洞。此番首次用连续谱的特征方法发现的证据确凿的双黑洞,为人类在宇宙中发现和确认更多双黑洞系统指出了新方向,并对理解星系和类星体的形成演化以及进一步研究引力波和基本引力理论具有重要意义。该项研究成果已发表在国际期刊《天体物理杂志》上。

天文学家发现了一对超重黑洞(特大质量的黑洞)

本次观测到的两个中央黑洞是在Markarian231星系发现的,这项发现也表明双黑洞系统可能比人们原先预想的要普遍。类星体是超重黑洞周围包含气体与尘埃的过热区域。它们的温度非常高,常常被认为是宇宙中最为耀眼明亮的物体,亮度可以达到它们的寄主星系的千万倍。但这种极度明亮的状态只占据星系整个寿命的一小部分,使之非常罕见。

Markarian231星系距离地球5。81亿光年,科学家们通过哈勃望远镜观察从Markarian231星系发出的紫外线,发现了双黑洞系统“极端且令人叹为观止的性质”。

这两个中央黑洞是在Markarian 231星系发现的

如果在该类星体中心只存在一个黑洞,那么由其附近炽热气体形成的吸积盘就会发射大量的紫外射线。然而,观测显示来自盘中心的紫外辐射骤然减弱。这一特征就为吸积盘上存在着一个巨大的绕中心黑洞旋转的面包圈洞结构提供了有力观测证据。基于动力学模型,对此光学紫外连续谱的最好解释就是吸积盘中心是由两个相互绕转的超大质量黑洞构成,它们将吸积盘内区物质扫除殆尽。中心主黑洞的质量约为1.5亿个太阳质量,而在圈洞内绕主黑洞旋转的次黑洞的质量则有4百万个太阳质量。次黑洞携带有一小吸积盘并发射紫外辐射。

根据来自中国科学院国家天文观测研究中心的路由俊介绍,寻找、证认双黑洞对理解星系和类星体的形成演化以及进一步研究引力波和基本引力理论都具有重要意义。尽管理论上预期在相当多的星系和类星体中心存在超大质量双黑洞,观测上有关双黑洞存在的证据仍很模糊、稀少。他们的这一发现不仅提供了在Markarian 231中存在密近超大质量双黑洞比较确凿的证据,而且也给出了利用类星体光学紫外连续谱辐射缺失这一新方法系统搜寻双黑洞的一个样板。

双黑洞

“我们的发现很可能会改变当前双黑洞的研究和搜寻的方向。通过对类星体光谱的系统研究很有可能会发现大量的双黑洞系统,从而极大地推动对双黑洞系统与其环境相互作用的物理过程、双黑洞绕转辐射的引力波的探测等方面的研究。”陆由俊说。

科学家相信较小质量的次黑洞可能是Markarian231星系合并后的较小星系的残留物,两个黑洞围绕彼此旋转一周大概需要1.2年的时间。而星系的合并则使Markarian231星系成为了一个富有巨大能量的星暴星系,其恒星形成率为银河系的100倍。这一组黑洞将会围绕彼此螺旋运动,并有可能在几十万年内发生碰撞。

斯蒂芬·霍金教授表示黑洞可能并不是我们以前所认为的那样

上周,斯蒂芬·霍金教授表示黑洞可能并不是我们以前所认为的那样,它可能并不是一个“永恒监狱”。相反,他的新理论认为在黑洞中所消失的东西可能存在于另外一个宇宙之中。他在一场公开演讲中讲道:“如果你觉得你处于黑洞之中,一定不要放弃,一定能够找到出去的路。”这场讲座所传达的讯息就是黑洞并不是我们所想象的那样黑暗无边。

理论物理学家将重新获得的信息比作一部被烧毁的百科全书,这本书中的信息其实并未真的丢失,但要将其破译却也颇有难度。霍金说:“但破译这些混乱信息的艰难过程最终却会还原出事物完整的原始面貌。”

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