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[探索] 诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？

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弓长剑鸣 发表于 2021-5-23 16:59:06 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
2020年10月，一年一度的诺贝尔奖公布，其中物理学奖的一半被罗杰·彭罗斯获得，另一半则由莱因哈德·根泽尔和安德里亚·盖兹平分。这两位科学家的获奖理由，就是发现了银河系中心的超大质量黑洞。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第1张图片

你可能会好奇：黑洞不是看不见吗？科学家是如何发现它的？
的确如此。黑洞能吞噬自己周围所有的光，导致我们无法直接观测到它。虽然用直接观测的方法行不通，但我们还是可以通过间接的方式找到宇宙中的黑洞。比如黑洞在吞噬的时候，会在自己周围形成明亮的吸积盘，或者我们会看到一颗恒星的物质莫名其妙被扯到附近一片黑暗的区域然后消失，抑或是某颗恒星围绕着黑暗的天体作诡异的公转……
银河系中心的超大质量黑洞——人马座A* 就是这样被发现的，在混沌的银心中，科学家们发现里其中一些恒星拥有着非常极端的运行轨迹，从而推测出了其中可能有个质量相当巨大的天体，而且密度也非常高。在考虑到宇宙中其他星系中心普遍都有超大质量黑洞，科学家们才做出了这样的猜测。据估算，人马座A* 的质量大约是太阳的400万倍。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第2张图片

诺贝尔奖的科学家们认为，这样的发现对于我们认识银河系、认识超大质量黑洞都有着非常重要的意义，于是将诺贝尔奖颁发给了两位杰出的科学家。
一般来说，诺奖的组委会总是非常谨慎的，很多发现都要等到几年甚至几十年的研究证实后才肯颁发。即使像爱因斯坦这样伟大的科学家，获奖的理由也不是需要漫长岁月证明的广义相对论。
尴尬的是，尽管已经尽量审慎了，诺贝尔奖还是会面临乌龙的危机和尴尬。就在根泽尔和盖兹刚刚获得诺奖不到一年之后，就有人提出了质疑：如果银河系中心隐藏的，不是黑洞呢？
首先，我们看看目前可以表明它存在的证据。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第3张图片

（图片说明：S2运行模拟图）

我们上面说了，推测这个黑洞存在的主要证据，就是周围的天体运行规律，其中有一颗名为S2的恒星尤其特殊。这是一颗行走在刀刃上的恒星，距离人马座A*非常接近，公转周期仅16年。由于距离太近，承受的引力太强，S2的轨道已经变得非常极端，偏心率极高，甚至公转速度达到了相对论性速度，是科学家验证广义相对论的绝佳对象，所以备受关注。
可是，另一颗天体的出现，让问题变得复杂了。
这个天体被命名为G2，它的真实身份仍然存疑。同样的，它也拥有一个非常长的椭圆轨道。2014年，当它来到最接近银河系中心的位置上时，科学家们观测到了非常诡异的现象：G2首先从正常的形状被拉扯得非常长，后来，它又恢复了原来的形状。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第4张图片

国际相对论天体物理学中心的天体物理学家Eduar Antonio Becerra-Vergara和他的团队分析后发现，这个现象和黑洞模型完全不同。而根据他们去年的一项研究，S2和G2能够同时满足的，应该是另一种模型。
他们认为，一种被他们命名为“darkninos”的暗物质费米子，或许可以同时解释这两颗天体的诡异运行规律。这种暗物质粒子非常轻，也非常难以坍缩成为黑洞。不过，即使没有变成黑洞，它们仍然可以聚集成为一个致密天体，隐藏在银河系中心，也同样用周围的星际气体将自己包裹起来。
简单来说，这种模型中的这个致密天体，表现得和超大质量黑洞几乎一模一样，但是却能够解释上面这两颗不同的天体的运行规律。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第5张图片

（图片说明：S2拥有着最诡异的公转轨道）

当然，仅仅能够描述这两个天体是不够的，因为银河系中心的天体太多了。所以，研究人员随后将这片区域里的17颗具有类似的极端运行模式的恒星拿来进行验证，代入到这个模型。令人惊讶的是，这些恒星也都完美地验证了这个理论。
这意味着，和超大质量黑洞相比，这种暗物质团可以更好地解释银河系中心的天体运行规律。
另一方面，和黑洞相比，暗物质也更加神秘。我们总是讨论暗物质，但关于它的本质，始终还没有什么了解。我们只知道，暗物质可以提供引力，这通过星系中天体的运行规律、我们观测到的引力透镜效应等现象，都可以证明。它们弥散在星系之中，将星系中的天体束缚在一起，而不至于七零八落地变成一滩散沙。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第6张图片

能够提供引力，又无法直接观测到，暗物质的表现的确和黑洞非常相似。研究团队指出，这也正是我们容易将二者混淆的重要原因。甚至有科学家认为，暗物质的本质就是无数隐藏在宇宙中的原初黑洞。而根据本次研究的科学家们分析，暗物质也的确可以形成类似于黑洞的巨大团块。
不过，他们并不认为暗物质团块和黑洞是相同的。他们认为，像银河系中心这样的，就是暗物质团；而宇宙中的那些活跃星系核，比如被人类拍照片的M87*，就是正常的超大质量黑洞黑洞。如果是这样的，那么困扰科学家许久的一个谜题或将被破解，那就是银河系中心的“黑洞”为何不像某些星系那么活跃。
那么，二者之间难道一点关系都没有吗？

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第7张图片

也不是的。研究人员指出，如果暗物质团的质量足够大，也还是会坍缩成黑洞的，只不过其临界值和普通物质并不相同。这个理论也可以解释另外一个谜题，那就是超大质量黑洞形成之谜。这些天体在宇宙早期就形成了，质量的成长速度远远超过了理论值。正常的物质吸积完全不足以解释这样惊人的速度，而暗物质团的坍缩或许才是真相。
这样看来，这个理论还的确很有意思，并且也有一些证据能够支持它。如果它真的成立，那么2020年的诺贝尔物理学奖可就要尴尬了。

诺贝尔奖要打脸？银河系中心可能不是黑洞，那是什么？ 第8张图片

不过，本次研究目前也还没有得到完全的证实，这也不是黑洞的身份第一次遭受质疑。科学家们需要更多的观测数据，来对这些模型进行验证。不论最终哪些理论被推翻，即使诺贝尔奖真的乌龙，至少对于全人类来说不是坏消息，这意味着我们更加接近事实真相了。


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标签：超大质量黑洞2020年银河系中心一年一度诺贝尔奖
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沙发
人界景天 发表于 2021-5-23 16:59:30 | 只看该作者
 
暗物质不可能发出银心那么亮的光
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板凳
Er丶苏凌陌 发表于 2021-5-23 17:00:14 | 只看该作者
 
既然是暗物质，为什么银河系中心会那么亮？
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