第711章 黑洞初探索
第711章 黑洞初探索
早在地球時代，人類就已經掌握了黑洞的幾種觀測手段，也是觀測黑洞這種「看」不見星體的主要方法。
因為不能直接如同恆星那般被看到，因此觀測黑洞只能用間接方法，其一便是恆星觀測法，通過長年累月地觀測某片星域內恆星的異常移動現象，發現這片區域存在這一顆束縛這些恆星的黑洞。
這種辦法在這裡行不通，因為這顆黑洞附近壓根沒有什麼恆星圍著它轉。
另一種辦法則是通過觀測黑洞的吸積盤，確定黑洞的存在。根據角動量守恆原理，在物質逐漸接近並被吸入黑洞的過程中，黑洞視界外圍會形成一個旋轉的吸積盤，人類可以通過吸積盤中心部分氣體碰撞產生的溫度輻射以及高強度X射線來間接發現黑洞存在。
可惜這種辦法在這兒也行不通，因為這顆黑洞周圍的物質早就被它吞光了，它沒有吸積盤，是一顆靜悄悄的黑洞。
第三種辦法其實也跟恆星有關，是前兩中辦法的集合體，乃是根據黑洞和可見恆星形成的天體系統來確定黑洞的存在，這種情況一般會有吸積盤，可惜也不適用於如今這顆黑洞。
第四種就是人們熟知的引力波，是通過兩顆黑洞合併產生的引力波來判斷黑洞的存在。顯然這顆黑洞老早之前就完成了合併，如今已經重新變成一個安靜黑洞了，所以這種辦法也不行。
說起來人類派遣出去的星盟成員文明探測小隊之所以能發現這顆黑洞，原因都不是這四種觀測手段，而是他們發現了這顆黑洞所在處出現了引力透鏡效應。
在天體物理學中，引力透鏡效應大家都耳熟能詳，簡單的說就是強引力場扭曲路過的光路線，以至於讓在強引力場另一側的觀測者看到虛假的光源。
值得一提的是，如果觀測者一直停在固定位置觀測，是沒法發現自己看到是光源位置是真實還是虛假的，不過人類本就是在航行之中，仔細觀察對比自然就不難發現其中變化，也就因此發現了這顆黑洞。
不過到了如今近距離之後，人類要觀測黑洞自然就不能用這些間接的辦法了，因為理論中還有一種直接能觀測到黑洞的辦法，那就是霍金輻射。
也叫黑洞輻射。
霍金輻射並不遵守面積定律，而是黑洞越大霍金輻射反而越小，黑洞越小霍金輻射越大，以至於一個實驗室中粒子對撞機撞出來的微型黑洞一出現就會瞬間消失，這也是科學家不擔心實驗室弄出的黑洞有危險的原因。
霍金輻射的本質於量子場論有關，乃是與虛空中因為真空量子漲落自發產生的虛粒子對有關。
人類的科學理論中闡述這樣一種可能，當在黑洞事件視界附近由量子漲落產生的虛粒子對，其中負能粒子會被吸入黑洞，而正能粒子則會逃離黑洞，從黑洞外部看，這些逃離的正能粒子就是黑洞發出來的霍金輻射。
在這個過程中，黑洞吸入負能粒子從而使得它內部能量降低，出現黑洞蒸發現象。霍金認為，由於黑洞為的普通時空不允許負能粒子穩定存在，正能粒子進入黑洞而負能粒子逃離的現象不可能發生，所以霍金輻射只能輻射出正能粒子。
人類在地球時代預言了霍金輻射的存在，當然也從其他物理事實驗證了過這個現象的存在，但從未直接從天文上通過霍金輻射觀測到黑洞。
原因很簡單，黑洞的霍金輻射實在太低了，從太陽系內仰望星河觀測數萬甚至數百萬光年外的黑洞，壓根就沒法直接觀測到黑洞的霍金輻射。這麼說吧，一個太陽質量的黑洞，其霍金輻射大約只有0.0000001~6億分之一開爾文，這顆黑洞的質量是一百三十倍太陽質量，霍金輻射就更小了。
遠低於宇宙背景輻射溫度。
所以遠觀肯定是沒法發現霍金輻射的，就算是以人類如今的技術，也只有發射探測器湊得更近才能發現。
現在人類的科學家就是這麼做的，他們將科研船停在安全為止之後，便向黑洞發射一顆顆探測器，為了方便觀測信息的實時傳回，他們還出動了好幾艘中繼通訊用的飛船。
隨著探測器越來越近，很快黑洞那微不可查的霍金輻射終於被探測器捕捉到，人類終於第一次直接「看到」了黑洞。真正從這個角度觀測黑洞的這一刻起，傳到人類科研船上的每一條數據都是寶貴的。
人類的探測器不斷靠近，並達到黑洞的洛希極限半徑。超過這個半徑的宏觀天體會直接被黑洞撕碎，然後變成物質，這些物質會再跌落到事件視界面之前不斷碰撞，從而向外迸發出大量輻射，這就是通常人們認知的黑洞吸積盤。
黑洞跟普通天體不同，因為黑洞這類極端天體在洛希極限軌道往內，還有一個叫做最內穩定圓軌道的地方。
最內穩定圓軌道，指是物體能靠近黑洞的最近距離，再往前不論是什麼物體，都將以接近光速的速度向黑洞跌落，這就是黑洞的暴跌區。這個半徑位置按照廣義相對論計算得到，是黑洞三倍半徑區域。
人類的探測器也沒法抵達暴跌區邊界觀測這顆黑洞，因為超過洛希極限，探測器就會被分解，當然了，這個洛希極限半徑不能只看黑洞質量，也是要看人類探測器造物水平。
人類的探測器連抵達最內穩定圓軌道都難，就更無法抵達史瓦西半徑處了，因為就算人類的探測器材質再厲害，一旦超過三倍史瓦西半徑的地方，沒有被黑洞潮汐力撕碎的探測器也會墜入黑洞，跌落到事件視界面上一去不復返。
嗯.所謂的黑洞半徑並是不真正的黑洞本體奇點半徑，而是它的史瓦西半徑，也就是事件視界面所在。
人類的探測器計算中的洛希極限半徑後，便進入了一個穩定軌道，並且一邊以環繞的方式讓自己的軌道穩定，然後對黑洞進行環繞觀察。
不過科學家們想要做的不止是觀測，他們還想向黑洞內丟點東西，以觀測吸積盤產生的過程，他們計劃用推進器將一顆岩質星球推到這裡來，並讓其墜入黑洞然後觀測。
不過這種實驗必然耗費大量時間，顯然人類沒有那麼多時間耗在這裡，因此這幫探索興致濃厚的科學家只能退而求其次，向黑洞發射幾個探測器，做墜入實驗，順便丟點太空垃圾進去或者那艘行星級飛船攜帶的礦產等，然後進行觀測。
不想再浪費時間到附近恆星系去搬運小行星過來只能這麼辦了。
他們還想測試人類用二號合金打造的探測器能否達到黑洞的最內穩定圓軌道區，以此更近距離的觀測黑洞，為科學的量變積累更多數據。
(本章完)
早在地球時代，人類就已經掌握了黑洞的幾種觀測手段，也是觀測黑洞這種「看」不見星體的主要方法。
因為不能直接如同恆星那般被看到，因此觀測黑洞只能用間接方法，其一便是恆星觀測法，通過長年累月地觀測某片星域內恆星的異常移動現象，發現這片區域存在這一顆束縛這些恆星的黑洞。
這種辦法在這裡行不通，因為這顆黑洞附近壓根沒有什麼恆星圍著它轉。
另一種辦法則是通過觀測黑洞的吸積盤，確定黑洞的存在。根據角動量守恆原理，在物質逐漸接近並被吸入黑洞的過程中，黑洞視界外圍會形成一個旋轉的吸積盤，人類可以通過吸積盤中心部分氣體碰撞產生的溫度輻射以及高強度X射線來間接發現黑洞存在。
可惜這種辦法在這兒也行不通，因為這顆黑洞周圍的物質早就被它吞光了，它沒有吸積盤，是一顆靜悄悄的黑洞。
第三種辦法其實也跟恆星有關，是前兩中辦法的集合體，乃是根據黑洞和可見恆星形成的天體系統來確定黑洞的存在，這種情況一般會有吸積盤，可惜也不適用於如今這顆黑洞。
第四種就是人們熟知的引力波，是通過兩顆黑洞合併產生的引力波來判斷黑洞的存在。顯然這顆黑洞老早之前就完成了合併，如今已經重新變成一個安靜黑洞了，所以這種辦法也不行。
說起來人類派遣出去的星盟成員文明探測小隊之所以能發現這顆黑洞，原因都不是這四種觀測手段，而是他們發現了這顆黑洞所在處出現了引力透鏡效應。
在天體物理學中，引力透鏡效應大家都耳熟能詳，簡單的說就是強引力場扭曲路過的光路線，以至於讓在強引力場另一側的觀測者看到虛假的光源。
值得一提的是，如果觀測者一直停在固定位置觀測，是沒法發現自己看到是光源位置是真實還是虛假的，不過人類本就是在航行之中，仔細觀察對比自然就不難發現其中變化，也就因此發現了這顆黑洞。
不過到了如今近距離之後，人類要觀測黑洞自然就不能用這些間接的辦法了，因為理論中還有一種直接能觀測到黑洞的辦法，那就是霍金輻射。
也叫黑洞輻射。
霍金輻射並不遵守面積定律，而是黑洞越大霍金輻射反而越小，黑洞越小霍金輻射越大，以至於一個實驗室中粒子對撞機撞出來的微型黑洞一出現就會瞬間消失，這也是科學家不擔心實驗室弄出的黑洞有危險的原因。
霍金輻射的本質於量子場論有關，乃是與虛空中因為真空量子漲落自發產生的虛粒子對有關。
人類的科學理論中闡述這樣一種可能，當在黑洞事件視界附近由量子漲落產生的虛粒子對，其中負能粒子會被吸入黑洞，而正能粒子則會逃離黑洞，從黑洞外部看，這些逃離的正能粒子就是黑洞發出來的霍金輻射。
在這個過程中，黑洞吸入負能粒子從而使得它內部能量降低，出現黑洞蒸發現象。霍金認為，由於黑洞為的普通時空不允許負能粒子穩定存在，正能粒子進入黑洞而負能粒子逃離的現象不可能發生，所以霍金輻射只能輻射出正能粒子。
人類在地球時代預言了霍金輻射的存在，當然也從其他物理事實驗證了過這個現象的存在，但從未直接從天文上通過霍金輻射觀測到黑洞。
原因很簡單，黑洞的霍金輻射實在太低了，從太陽系內仰望星河觀測數萬甚至數百萬光年外的黑洞，壓根就沒法直接觀測到黑洞的霍金輻射。這麼說吧，一個太陽質量的黑洞，其霍金輻射大約只有0.0000001~6億分之一開爾文，這顆黑洞的質量是一百三十倍太陽質量，霍金輻射就更小了。
遠低於宇宙背景輻射溫度。
所以遠觀肯定是沒法發現霍金輻射的，就算是以人類如今的技術，也只有發射探測器湊得更近才能發現。
現在人類的科學家就是這麼做的，他們將科研船停在安全為止之後，便向黑洞發射一顆顆探測器，為了方便觀測信息的實時傳回，他們還出動了好幾艘中繼通訊用的飛船。
隨著探測器越來越近，很快黑洞那微不可查的霍金輻射終於被探測器捕捉到，人類終於第一次直接「看到」了黑洞。真正從這個角度觀測黑洞的這一刻起，傳到人類科研船上的每一條數據都是寶貴的。
人類的探測器不斷靠近，並達到黑洞的洛希極限半徑。超過這個半徑的宏觀天體會直接被黑洞撕碎，然後變成物質，這些物質會再跌落到事件視界面之前不斷碰撞，從而向外迸發出大量輻射，這就是通常人們認知的黑洞吸積盤。
黑洞跟普通天體不同，因為黑洞這類極端天體在洛希極限軌道往內，還有一個叫做最內穩定圓軌道的地方。
最內穩定圓軌道，指是物體能靠近黑洞的最近距離，再往前不論是什麼物體，都將以接近光速的速度向黑洞跌落，這就是黑洞的暴跌區。這個半徑位置按照廣義相對論計算得到，是黑洞三倍半徑區域。
人類的探測器也沒法抵達暴跌區邊界觀測這顆黑洞，因為超過洛希極限，探測器就會被分解，當然了，這個洛希極限半徑不能只看黑洞質量，也是要看人類探測器造物水平。
人類的探測器連抵達最內穩定圓軌道都難，就更無法抵達史瓦西半徑處了，因為就算人類的探測器材質再厲害，一旦超過三倍史瓦西半徑的地方，沒有被黑洞潮汐力撕碎的探測器也會墜入黑洞，跌落到事件視界面上一去不復返。
嗯.所謂的黑洞半徑並是不真正的黑洞本體奇點半徑，而是它的史瓦西半徑，也就是事件視界面所在。
人類的探測器計算中的洛希極限半徑後，便進入了一個穩定軌道，並且一邊以環繞的方式讓自己的軌道穩定，然後對黑洞進行環繞觀察。
不過科學家們想要做的不止是觀測，他們還想向黑洞內丟點東西，以觀測吸積盤產生的過程，他們計劃用推進器將一顆岩質星球推到這裡來，並讓其墜入黑洞然後觀測。
不過這種實驗必然耗費大量時間，顯然人類沒有那麼多時間耗在這裡，因此這幫探索興致濃厚的科學家只能退而求其次，向黑洞發射幾個探測器，做墜入實驗，順便丟點太空垃圾進去或者那艘行星級飛船攜帶的礦產等，然後進行觀測。
不想再浪費時間到附近恆星系去搬運小行星過來只能這麼辦了。
他們還想測試人類用二號合金打造的探測器能否達到黑洞的最內穩定圓軌道區，以此更近距離的觀測黑洞，為科學的量變積累更多數據。
(本章完)