09.29 10亿光年外三大黑洞聚首!迸射强烈光芒,消失的物质进入另一时空

SDSS J0849 + 1114,这是个非常典型的三个黑洞聚首的情况,在宇宙中比较罕见,距离地球大约10亿光年。通过SDSS斯隆数字巡天结果,我们发现了关于三黑洞聚首群居的一些奥秘。

出品:太空伊卡洛斯

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,其特点是表面逃逸速度超过光速,光是无法从黑洞表面逃离。黑洞与时空的分界线就是事件视界,当然我们的科技还无法全面探测一个黑洞的事件视界边缘。那么在黑洞内部,有一个密度趋于无限大的奇点,在这个奇点位置,所谓的物理定律是失效的,当然可能存在一些我们还不知晓的物理定律控制着黑洞内部奇点的行为,能肯定的是现有物理定律在奇点处不适用。2019年4月,第一张黑洞照片被公布,我们能够拍到黑洞,完全得益于黑洞进食的行为,在黑洞“吃东西”的时候,黑洞是非常明亮的,各种辐射都开挂了,就像一个甜甜圈造型,非常可爱。

10亿光年外三大黑洞聚首!迸射强烈光芒,消失的物质进入另一时空

图注:SDSS J0849 + 1114中存在三个黑洞,也是三个星系合并到末期的情景

三大黑洞聚首

黑洞有时候单独行动,也有时候是群居的,似乎和人有点相似。独居的黑洞一般位于某个星系的中心,比如银河系中心的400万倍太阳质量黑洞,银河系只有这个黑洞最大,属于超大质量黑洞。那么黑洞群居时就有点恐怖了,多个黑洞聚首,也意味着这里的时空是非常复杂、混乱的。比如SDSS J0849 + 1114,这是个非常典型的三个黑洞聚首的情况,在宇宙中比较罕见,距离地球大约10亿光年。通过SDSS斯隆数字巡天结果,我们发现了关于三黑洞聚首群居的一些奥秘。

10亿光年外三大黑洞聚首!迸射强烈光芒,消失的物质进入另一时空

图注:Gal 1、Gal 2和Gal 3三个黑洞聚首

从图中可以看出,三个黑洞的分布比较清晰,分别为Gal 1、Gal 2和Gal 3三个黑洞,边上的比例尺是7KPC,表示的是7个千秒差距,相当于2.1万光年,大致等于太阳系到银河系中心的距离。三个黑洞如等高线地形那般标记出来,发亮的部分就是黑洞事件视界的触及范围,可以看出Gal 1和Gal 2的质量较大,在图中显示出的辐射更加强大,一边吞噬物质的同时,也迸射强烈光芒,两者也更加靠近,而Gal 3就远了一些。三个黑洞之间还有数千光年的距离,此时的三个黑洞只能说外围物质发生接触,这些物质包括比如黑洞周围的天体集群等。

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消失的物质

三个黑洞聚集的画面最明亮的就是Gal 1黑洞,其质量也是最大的,引力控制范围也更大。在Gal 1周围,从哈勃太空望远镜的可见光图像上看,Gal 1周围聚集了大量的物质,一部分是Gal 1所在星系周围的物质,还有一部分是Gal 1吞噬的物质。Gal 1吸积物质之后,这些物质就进入黑洞中消失了,那么这些消失的物质去了哪儿?

首先可以肯定的是,黑洞强大的潮汐力会将物质剧烈拉伸,变成所谓的“意大利面”,这个说法在霍金的时间简史中也提到过,意大利面化的物质最终变成了粒子抵达奇点。多年来,科学家一直在研究,被黑洞吸积的物质是否进入另一个时空》这个想法不是没有道理,至少在1935年的时候就有爱因斯坦-罗森桥作为理论基础,我们在理论上建立了宇宙不同时空之间通道的可能。

10亿光年外三大黑洞聚首!迸射强烈光芒,消失的物质进入另一时空

10亿光年外三大黑洞聚首!迸射强烈光芒,消失的物质进入另一时空

在1980年代,基普索恩将这个理论进一步放大和延伸,试图探讨是否存在虫洞这样的通道,让物质从另一个时空喷射出来。2014年,在物理评论D期刊上给出了一篇研究论文,指出黑洞吞噬的物质进入了另一个时空,这里高度扭曲,随着黑洞蒸发的持续,最终会将物质全部归还到宇宙中。这种归还的方式可能是喷射,也可能是随着蒸发缓慢还给宇宙。

因此我们不难得出,黑洞吞噬下的物质只有两个去处,第一个就局限在黑洞所控制的时空内,随着黑洞蒸发、死亡而重新“吐”出来,虽然最终的结果仍然是以粒子流的形式;第二个去处是通往宇宙的另一个时空,其建立方式是爱因斯坦-罗森桥式的虫洞结构,连通两个时空,黑洞是进入的,另一端是出来的。

10亿光年外三大黑洞聚首!迸射强烈光芒,消失的物质进入另一时空

鉴于我们这些年发现了快速射电暴,也有科学家认为快速射电暴可能是黑洞吞噬的物质从另一端喷射出来的出口,鉴于我们还没有搞清楚快速射电暴的机制,姑且也可以将快速射电暴列入黑洞物质出处的可疑名单。SDSS J0849 + 1114系统中三大黑洞聚首,带给我们思考的不仅仅是黑洞吞噬物质去处的问题,还有黑洞演化、成长的问题。

综上,黑洞吞噬的物质去处有两个可能的去处,一个是留在黑洞内部,不断增加黑洞质量,另一个是通过爱因斯坦-罗森桥式的时空结构在另一处宇宙空间喷射出来。对于科学家而言,下一步的突破口将是快速射电暴,为什么该机制能够在几毫秒内喷射出太阳一天内释放的能量,还有重复源和非重复源之分。揭开这个问题,或许对黑洞吞噬的物质去处有一定的促进。


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