在科普教育对黑洞知识的大量宣传下,新生一代天体物理学家反而强烈质疑黑洞实际存在,最强烈表达是目前对“黑洞”候选星的观测发现,没有任何一个“黑洞”候选星的具有间接特征可以证明“事象地平面”的存在,即便是“夸克星”其“事象地平面”亦位于星体内部。
以天体物理的实证角度而言,无法找到证据说明黑洞机制,虽然不能证明其不存在,但也无法证实其存在的真实性。
迄今为止,黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数研究者所认同。但是量子力学方面的反驳:黑洞中心的奇点具有量子不稳定性,所以整个黑洞不可能稳定存在。
当天文学家在2021年12月首次发现GRB211211A时,他们最初认为这个长达50秒的事件是由一颗大质量
"磁场越强,其寿命就越短,"戈特利布说。"弱磁场产生的喷流较弱,新形成的黑洞可以维持更长的时间。这里的一个关键因素是大质量磁盘,它可以与弱磁场一起维持与观测结果一致的GRB,并且与GRB211211A的光度和长持续时间相当。虽然我们发现这个特定的双星系统产生了长持续时间的GRB,但我们也预计其他产生大质量磁盘的双星合并也会导致类似的结果。这只是一个合并后磁盘质量的问题。"
在模拟中,紧凑的天体首先合并成一个质量更大的黑洞。黑洞的强大引力将现已毁灭的中子星碎片拉向它。在碎片落入黑洞之前,一些碎片首先以吸积盘的形式围绕黑洞旋转。在所研究的构型中,新出现的圆盘质量特别大,只有太阳质量的十分之一。然后,当质量从吸积盘落入黑洞时,黑洞就会发动喷流,加速到接近光速。
戈特利布说:"两个模拟的菊花链使我们的计算成本大大降低。合并前阶段的物理学非常复杂,因为有两个物体。预合并之后就简单多了,因为只有一个黑洞。"
戈特利布说:"GRB211211A重新激起了人们对长持续时间GRB起源的兴趣,这种GRB与大质量恒星无关,很可能源自紧凑的双星合并。"
美国西北大学(NorthwesternUniversity)的研究人员进行的模拟显示,以前被认为是大质量恒星坍缩时才会出现的长伽马射线暴,也会在中子星合并时出现。这一发现加深了人们对黑洞物理学的理解,并对现有的天体物理学理论提出了挑战。
这一发现(发表于2022年12月的《自然》杂志)*了人们长期以来一直认为只有超新星才能产生长GRB的观点。
A的位置(红圈处),使用哈勃3号宽视场相机上的三种滤光片拍摄。图片来源:NASA、ESA、Rastinejad等人(2022)
当研究人员调整大质量磁盘的磁场强度时,一个惊喜出现了。强磁场产生的GRB时间短、亮度惊人,而弱磁场产生的喷流与观测到的长GRB相吻合。
天体物理学家们首次进行了数值模拟,跟踪了黑洞与中子星合并后的喷流演变过程,发现合并后的黑洞可以从被吞噬的中子星中喷射出物质。
西北大学的奥雷-戈特利布(OreGottlieb)是这项研究的共同负责人,他说:"迄今为止,还没有人开发出任何数值工作或模拟,能够持续跟踪从紧凑天体合并到喷流形成及其大规模演化的过程。我们工作的动机就是要首次做到这一点。而我们的发现恰好与GRB211211A的观测结果相吻合"。
伊萨说:"大部分磁盘物质最终会被黑洞吞噬,整个过程只持续几秒钟。主要的挑战就在这里:利用超级计算机进行模拟,很难捕捉到这些合并在几秒钟内的演变过程。"
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