太陽能自轉(zhuǎn),地球也能自轉(zhuǎn),這事不稀奇。但是,我們有一個奇怪的成員在"自轉(zhuǎn)星體群"中,它叫做"黑洞",而且它的自轉(zhuǎn)速度高達95%的光速。
1.天鵝座X-1:黑洞的首次發(fā)現(xiàn)
天鵝座X-1,也被稱為Cygnus X-1或Cyg X-1,位于天鵝座方向,是一個雙星系統(tǒng),最早被認為是黑洞的天體之一。這個黑洞是人類首次發(fā)現(xiàn)的黑洞,但確認它為黑洞的身份卻歷經(jīng)多年。
天鵝座X-1首次被發(fā)現(xiàn)是在1964年,當時一枚亞軌道火箭從新墨西哥州的白沙導彈基地發(fā)射。這次發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵是火箭上裝載的蓋革計數(shù)器,它可以探測到地球之外的X射線輻射。
X射線輻射通常源于高能量的爆發(fā)事件,因此它的存在常常表明附近存在高能天體。然而,當時科學家無法確定X射線的具體來源。
2.黑洞身份的揭示
直到1971年,天文學家們開始深入研究,試圖確定X射線輻射的源頭。他們發(fā)現(xiàn)這個X射線的光源是一顆體積幾乎比太陽大20倍的藍超巨星,編號為HDE 226868。
問題出現(xiàn)了,這顆藍超巨星本身不具備產(chǎn)生如此高能X射線的能力?茖W家們推測,這顆藍超巨星可能并不是獨立存在的,而是一個雙星系統(tǒng)的一部分,與一個致密的伴星一起繞著同一個質(zhì)心運動。
他們推測這個伴星可能是一個質(zhì)量介于2.7到10倍太陽質(zhì)量之間的致密天體,可能是中子星或黑洞。當時的設(shè)備無法確定伴星的真實身份。
這個不確定性導致了一個賭注,著名的理論物理學家史蒂芬·霍金和他的同事賽恩在賭上了黑洞的身份;艚饒远ǖ卣J為這是一顆中子星,而史蒂芬·賽恩則認為它是一個黑洞。
直到20世紀90年代末,科學家們終于確定了天鵝座X-1是一個黑洞。這個黑洞的質(zhì)量超過20太陽質(zhì)量,距離地球約7240光年,以95%的光速自轉(zhuǎn),成為人類觀測到的質(zhì)量最大的黑洞之一。
3.黑洞自轉(zhuǎn)的原理
黑洞的自轉(zhuǎn)速度不是由質(zhì)量決定的,而是取決于恒星坍縮為黑洞之前的自身自轉(zhuǎn)速度。黑洞的自轉(zhuǎn)速度與其質(zhì)量無關(guān),因為自轉(zhuǎn)速度取決于坍塌前恒星的角動量守恒定律。
坍縮前的恒星通常具有自轉(zhuǎn),隨著坍塌的進行,其半徑逐漸減小,自轉(zhuǎn)速度逐漸提高。這是因為角動量守恒定律要求在坍縮過程中自轉(zhuǎn)速度增加以保持角動量的守恒。
因此,當一個恒星坍縮成黑洞后,其自轉(zhuǎn)速度會迅速增加,最終趨近于光速。這并不是黑洞自身質(zhì)量導致的,而是由于角動量守恒定律的影響。
4.黑洞的吸引力
黑洞的自轉(zhuǎn)速度與其吸引力之間沒有直接關(guān)系。黑洞的吸引力主要由其質(zhì)量和奇點的密度決定,與自轉(zhuǎn)速度無關(guān)。
黑洞的吸引力是由于其質(zhì)量造成的,它的質(zhì)量越大,吸引力越強。而黑洞的密度則與其質(zhì)量和大小有關(guān),奇點的存在使得黑洞內(nèi)部的空間和時間都被扭曲,導致極強的引力場。
天鵝座X-1雖然以驚人的自轉(zhuǎn)速度自轉(zhuǎn),但其吸引力主要取決于其質(zhì)量和奇點的密度,與自轉(zhuǎn)速度無關(guān)。
盡管天鵝座X-1以95%光速自轉(zhuǎn),但這并不意味著它具有超乎尋常的吸引力。黑洞的自轉(zhuǎn)速度與其吸引力之間沒有直接聯(lián)系,黑洞的吸引力主要取決于其質(zhì)量和奇點的密度。未來,科學家們可能會繼續(xù)研究黑洞的自轉(zhuǎn)和吸引力之間的關(guān)系,以更深入地理解這一奇妙的宇宙現(xiàn)象。