观测到黑洞移动最快的迹象可能蕴含着全新的物理学理论

发布时间：2023-09-13 10:02:32 所属栏目：外闻来源：未知

导读： 　　你是否知晓黑洞经常发生碰擦？假如两颗拥有极大引力的巨型黑洞相遭遇，其冲击将会激发出强盛的能量及引力场，该力场如同时光之河的荡漾一般扩散四周。但是，这些黑洞不一定会永远粘在一

　　你是否知晓黑洞经常发生碰擦？假如两颗拥有极大引力的巨型黑洞相遭遇，其冲击将会激发出强盛的能量及引力场，该力场如同时光之河的荡漾一般扩散四周。但是，这些黑洞不一定会永远粘在一起。有时，它们会以惊人的速度弹开，就像两个弹力球一样。这种现象被称为黑洞反冲，它可能会改变我们对物理学的认识。

　　最近，一些物理学家发现了黑洞反冲的新速度极限。他们在《物理评论快报》杂志上发表了一项研究，说碰撞黑洞的“最大可能反冲速度”可以达到光速的十分之一，也就是每小时1.02亿公里（6300万英里）。这个速度是在两个黑洞处于一个特殊的状态时出现的，那就是它们要么合并要么散射的临界点。如果它们再靠近一点点，它们就会合并成一个更大的黑洞；如果它们再远离一点点，它们就会散射成两个更小的黑洞。

　　“我们只是触及了一个可能是更普遍描述的表面。”研究合著者、纽约罗切斯特理工学院（RIT）数学和统计学教授Carlos Lousto告诉记者。“这可能会影响从最小到最大的宇宙中所有物体。”

　　为了找到这个速度极限，Lousto和他的同事James Healy用超级计算机模拟了两个黑洞碰撞的过程。他们用爱因斯坦的相对论方程来计算两个黑洞如何相互影响和变化。他们发现，在某些情况下，当两个黑洞相互靠近时，它们不是完全圆形地旋转进入彼此。而是有一个椭圆形轨道，在这个轨道上，它们会在最近接近点时相互碰撞，然后飞散开来。

　　这种椭圆形轨道会导致黑洞在碰撞后以极高的速度反冲，因为它们的质量和自旋不对称。Lousto和Healy发现，当两个黑洞的质量比为1:2，自旋比为1:3，偏心度为0.8时，反冲速度达到最大值。这些条件是在两个黑洞合并和散射之间的临界点。

　　“这是一个非常特殊的情况。”Lousto说。“我们认为这是一个普遍的结果，不仅适用于黑洞，也适用于其他类型的碰撞。”

　　这项研究不仅揭示了黑洞反冲的新记录，也提出了一个有趣的问题：为什么这个速度不能被超过？Lousto和Healy希望能够用数学证明这个速度是一个绝对极限，就像光速一样。如果他们最终成功了，那么他们可能有意识的会发现出来一些新的基本物理定律，或者至少对爱因斯坦的相对论引力场方程有一些新的深刻的理解。

　　黑洞反冲的影响

　　黑洞反冲不仅是一个理论上的现象，也是一个观测上的挑战。当两个黑洞合并时，它们会产生巨大的引力波，这些引力波可以被地球上的探测器捕获。然而，如果两个黑洞在合并后反冲，那么它们会带走一部分的能量和动量，从而改变它们的位置和方向。这可能会导致探测器无法准确地确定它们的质量、自旋和距离。因此，了解黑洞反冲的速度极限对于提高引力波探测的精度和可靠性是非常重要的。

　　黑洞反冲还可能对宇宙中的星系和星系团产生影响。当两个星系碰撞时，它们中心的超大质量黑洞也可能会合并，并产生强烈的反冲。如果反冲速度足够大，那么合并后的黑洞可能会被从星系中弹出，或者在星系内部移动。这可能会改变星系的形状、亮度和化学成分。例如，在2017年，哈勃太空望远镜观察到了一种被称为3C186的奇怪现象。这是一个距离地球约80亿光年的星系团，其中有一个超大质量黑洞正在以每小时约750万公里（470万英里）的速度离开它所在的星系。科学家们认为，这可能是由于两个黑洞合并后产生了强烈的反冲。

　　黑洞反冲还可能对宇宙学有影响。如果黑洞在合并后以极高的速度移动，那么它们可能会改变宇宙中物质和能量的分布和演化。例如，在2018年，一些物理学家提出了一个假设，称黑洞反冲可能是暗能量的来源之一。暗能量是一种神秘的力量，它使得宇宙加速膨胀。他们认为，当黑洞反冲时，它们会在时空中留下一些“残余”的引力波能量，这些能量会以一种类似于暗能量的方式作用于宇宙。但是，科学家们并不知道这些能量是如何产生的，因此无法解释这些现象。

（编辑：烟台站长网）

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