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研究揭示完全成熟黑洞特性:时间静止

(2011年02月05日 10:56:09)
来源:新浪科技

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存在于一个星系核心的超大质量黑洞 图像版权:NASA 存在于一个星系核心的超大质量黑洞 图像版权:NASA

  新浪科技讯 北京时间2月5日消息,据美国太空网报道,黑洞演化的终点或许是成为一种让人费解的,时间呈现停滞的时空状态。现在,一项最新的研究提出了一种新方法,可以了解某个黑洞离到达演化的终点还有多远。

  黑洞是宇宙中最神秘的天体之一。简单地说,它们就是当大量物质被压缩进入一个极小的区域,从而使其物质密度达到极高的状态。

  尽管观测显示黑洞应当是宇宙中非常普遍的现象,但科学家们目前尚无法确切理解黑洞的内部状况。爱因斯坦的广义相对论通常会被用来理解黑洞的物理特性。

  “但这是超出我们现有的物理知识的,”朱安·安东尼·瓦伦丁·克农(Juan Antonio Valiente Kroon)说。他是伦敦大学玛丽皇后学院的数学家。“要想理解黑洞内部发生的状况,我们需要发明新的物理方法。”

  幸运的是,对于黑洞演化最终状态的物理学描述可能相对更简单一些。科学家们注意到,广义相对论的一个解可以得出一种状态,称为“克尔时空”(Kerr spacetime)。学术界现在相信,克尔时空便是黑洞演化到终点时呈现的状态。

  “一般而言,相对论方程及其复杂,因此对于一个相对论系统,你应用这些方程的唯一方法便是借助计算机,”瓦伦丁·克农告诉记者说。“正因为如此,像克尔解这样的情况实在是一种例外。克尔解是广义相对论少数几个清晰明确的解之一,拥有直接的物理学意义。”

  克尔时空是“时间独立”(time-independent)的,这意味着克尔时空中的任何东西都不会随时间发生改变。这也就意味着,时间停滞了。处在这种状态的黑洞事实上处于静止状态。

  “有人可能会说,黑洞一旦演化到这一阶段,就不会再发生任何改变。”瓦伦丁·克农说。

  在他们的最新研究中,瓦伦丁·克农和他在玛丽皇后学院的同事,托马斯·贝克达尔(Thomas Backdahl)已经找到一个方程,可以描述一个黑洞距离达到克尔时空状态还有多远。

  这一过程可以很快发生,甚至在数秒内完成,一切完全取决于其质量。

  为了应用这一方程,科学家们首先必须考察黑洞周围的一个区域,成称为“视界”。视界一般被定义为黑洞的边界,任何物质,甚至光线,一旦进入视界范围,将无法逃逸。

  研究人员认为这项研究将有助于对黑洞的计算机模拟,并使其更逼近真实的观测数据。

  天文学家们认为大多数星系,包括我们所在的银河系的核心存在超大质量黑洞。一些研究者认为这些黑洞正是克尔黑洞。

  瓦伦丁·克农和贝克达尔已经将他们的研究结果发表在了1月19日出版的《英国皇家学会会报》A版。(晨风)



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