HR 6819系統的藝術概念圖（圖片來源：ESO and L。 Calçada）
*從未有一個黑洞，如此接近地球*
2020年05月09日09:58 環球科學
撰文 - Jonathan O'Callaghan 編譯 -吳非
肉眼可“見”的黑洞
黑洞無疑是宇宙中最神秘的天體，他們隱匿在黑暗中，吞噬著一切進入的光線。無論體型大小，所有黑洞都有著共同的特徵，這就是事件視界。光線一旦越過事件視界，便無法逃逸。不過，黑洞還是會露出馬腳，從而被我們捕捉到踪跡：當黑洞不遠處有一顆恆星時，恆星的物質被黑洞吸引，超高溫的塵埃與氣體形成圍繞黑洞快速旋轉的吸積盤，釋放出的X射線可以將黑洞“點亮”。那麼，如果黑洞周圍沒有這樣一顆足夠接近的伴星呢？雖然無法直接看見，但科學家可以通過黑洞對其他天體的引力效應，間接探測到這些神秘天體。
在一項發表於《天文與天體物理學雜誌》的最新研究中，歐洲南方天文台（ESO）的天文學家就通過這個方法，取得了一項引人矚目的發現——他們找到了迄今為止距離地球最近的黑洞。如果結論成立，南半球的人們甚至可以不借助觀測設備，肉眼看見這顆黑洞所處的恆星系統。
恆星系統HR 6819位於南天的望遠鏡星座，距離我們1000光年。這本是一個毫不起眼、在南半球勉強可以用肉眼看見的普通雙星系統，但研究人員發現，其中一顆恆星的譜線呈現出週期性的搖擺。因此，在這個系統中，一定存在著某個尚未被發現的天體。
進一步的分析指出，其中一顆恆星似乎以40天為周期，圍繞著這個看不見的天體旋轉；另一顆恆星距離較遠，週期也更長。而這枚天體的質量，相當於太陽質量的4.2倍。如果這是一顆恆星，那麼考慮其質量及距離，地球上的觀測者一定能夠看見這顆恆星。因此研究提出，在HR 6819系統中心的，是一顆黑洞。
埋藏15年的數據
這項研究的主要作者，ESO的Thomas Rivinius說：“我們最初以為HR 6819是一個雙星系統，但我們進一步審視才發現，其實它是由3個天體組成的系統。”
研究團隊使用ESO位於智利拉息拉天文台的2.2米口徑望遠鏡，取得了這一發現。不過需要指出的是，這項觀測並不是最近才做出的。早在2004年，天文學家就在為期數月的觀測中得到了這些數據。但這些數據並未引起天文學家的注意——正如上文提到的，他們認為這只是一個普通的雙星系統。
直到去年，中國國家天文台的劉繼峰團隊利用郭守敬望遠鏡，發現了質量70倍於太陽的最大質量恆星級黑洞。劉繼峰團隊正是注意到一顆恆星中反常的光譜線，才通過進一步的分析提出，這顆恆星正在圍繞一個“看不見的天體”做近似圓周運動。
這項發表在《自然》雜誌上的研究引起了Rivinius的注意：“我想，等等，我抽屜裡有一些未經使用的數據，和LB-1（劉繼峰團隊發現的黑洞與恆星組成的雙星系統）非常相像。”於是，Rivinius團隊開始對這些塵封已久的數據進行重新分析。
（注：就在上週，《自然》雜誌的兩篇文章對LB-1系統中的恆星級黑洞展開了隔空對話。比利時魯汶大學的科學家認為，劉繼峰團隊對於氫譜線的解釋不正確，因此氫發射線的來源並非是黑洞；而劉繼峰團隊則在另一項研究中回應稱，氫發射線的問題比之前預期的更加複雜，結合最新數據，LB-1中的黑洞質量可能在23~65倍太陽質量之間。）
根據HR 6819系統的兩顆恆星的年齡，Rivinius等人提出，該系統中的黑洞，是一次數千萬年前的超新星爆發的遺跡。一般情況下，雙星系統中的黑洞能夠吸積伴星的物質，由此釋放的大量X射線構成發光盤，將黑洞包圍。有趣的是，在HR 6819系統中，兩顆伴星與黑洞運行軌道之間的距離較遠，足以避免被黑洞“進食”。正因為如此，這個“雙星”系統在被觀測到之後，一度被天文學家遺忘多年。
天文學意義與爭議
如果HR 6819系統中的黑洞的確存在，這一發現除了更新黑洞與地球的最近距離，還有著一系列天文學意義。之前人們認為，超新星將影響顯著周圍恆星的運行軌道，甚至將恆星“踢”至星際空間中。而這個穩定的三體系統則講述了一個完全不同的故事。“從這個案例中我們得知，黑洞不用'踢'走周圍的恆星即可形成。 ”Rivinius說。
這項研究的另一個意義在於，它說明這樣“安靜”的黑洞比此前預想的更加常見，因此仍有大量類似的未知黑洞等待發掘。甚至，LB-1也可能屬於這一類此前未知的黑洞系統。當然，由於距離更遠、信號更弱，LB-1的觀測更加困難，但也並非不可能。Rivinius表示，他們已經計劃研究LB-1系統。
HR 6819還為理解產生引力波的黑洞系統的形成機制提供了誘人的線索。當兩顆黑洞，或是黑洞與中子星並合時，產生的時空漣漪已經被天文學家探測到。但在並合之前，這樣的系統是如何誕生的，卻是個未解之謎。
這項發現的科學意義充滿了誘惑性，但也有一些科學家提出了不同意見。加州大學伯克利分校的Kareem El-Badry（未參與該研究）認為，這項研究得出的結論“顯然是值得懷疑的”。El-Badry注意到，這個結論的得出，是基於一系列假設的，尤其是系統中較為接近黑洞的恆星，質量大約相當於太陽的5倍。在他看來，這個假設並非足夠可靠。一旦這顆恆星的質量不及Rivinius團隊的假設，那麼系統中央不可見天體的質量也要隨之下降。因此，這顆天體或許根本就不是黑洞，而是一顆質量不足以被觀測到的恆星。El-Badry說：“那裡一定存在某個天體，但要說它是黑洞，在我看來是不明智的。”
阿姆斯特丹大學的Edward van den Heuvel則從另一個角度提出了質疑，他認為目前無法判斷被認作的黑洞的天體是4.2倍太陽質量的單一天體，還是兩個距離很近，平均質量為2.1倍太陽質量的恆星。“這同樣可能是一個四體系統，宇宙中的不少明亮恆星，都位於這樣的四體系統中，”van den Heuvel說，“如果該天體在某個時刻釋放X射線，那麼我們可以確定它就是黑洞。但如果我們始終無法觀測到X射線信號，那麼問題就來了：它究竟是一個黑洞，還是兩顆相互繞行的恆星？”
對此，Rivinius認為，如果這是一個四體系統，那麼從HR 6819釋放的光線中，我們可以找到能明確其身份的特徵。而要明確其身份，則需要更多望遠鏡加入，進行更長時間的觀測。由於正在全球蔓延的新冠疫情，大量天文台處於關閉狀態。Rivinius表示，在觀測重啟後，他們將立即進行嘗試。至於目前，我們可以說，太陽系的“後院”中似乎潛伏著一個未知的“黑暗”伴侶。
找到距離地球最近的黑洞：僅相距1000光年！
新浪科技訊北京時間5月9日消息，據國外媒體報導，最新發現的黑洞可能是迄今觀測距離地球最近的黑洞，人們無需望遠鏡就能觀測到該黑洞所在的“宇宙家園”。
這個神秘黑洞位於距離地球1000光年的金牛星座南部，該黑洞無法被觀測到，它具有強大的引力，以至於沒有任何物體，甚至是光，可以逃脫黑洞引力束縛。
據悉，天文學家最初認為是一個雙星系統或者兩顆恆星環繞一個質量中心天體，當他們使用MPG/ESO2.2直徑陸基望遠鏡進行深入觀測，將該雙星系統命名為HR 6819，同時令他們驚奇的是，他們還觀測到第三個天體——黑洞。
雖然天文學家無法直接觀測該黑洞，但他們能夠依據黑洞與兩顆伴星的引力相互作用來推斷其存在。通過幾個月的觀測，他們能夠繪製出恆星運行軌道，並推斷出另一個巨大、看不見的天體在該雙星系統中起到重要作用。
觀測結果還顯示，該雙星系統中一顆每40天圍繞這個無形天體一圈，而另一顆則在距離無形天體更遠的區域獨立存在。
他們計算出該無形天體是一個恆星質量等級的黑洞，由一顆垂死恆星坍縮形成的黑洞，大約是太陽質量的4倍。
歐洲南方天文台科學家托馬斯·里瓦尼烏斯（Thomas Rivinius）說：“這是質量至少是太陽4倍的無形天體只能是是一個黑洞，該系統包含了迄今我們所知距離地球最近的黑洞。 ”
除HR 6819黑洞之外，距離地球最近的黑洞位於3000光年之遙的麒麟星座，但科學家分析仍可能存在距離更近的潛在黑洞，可能僅在銀河系存在數百萬個黑洞。
該黑洞是銀河係不釋放明亮X射線、與伴星發生劇烈引力交互作用的第一批恆星質量黑洞，這項發現可以幫助研究人員發現銀河系中其他類似的“安靜黑洞”。
里瓦尼烏斯說：“銀河系中數億個黑洞，但我們僅知道很少，知道該尋找什麼，會讓我們更好地找到它們。”（葉傾城）
*黑洞威力超乎想像，地球是否存在危險？我們很快會被黑洞吞噬嗎？*
天文在線-作者: 錢英俊 2020年05月07日13:53
眾所周知，黑洞之所以被稱為是因為黑洞中心的引力如此之強，它會將附近的所有光線吸收進來，誰都無法逃脫。由此可見，黑洞的引力有多強。
眾所周知，黑洞在宇宙中有最強的引力，所以沒有人願意接近它。
如果你距離太近，黑洞的引力會很大，以至於以光速行駛也無法逃脫。
這個不能返回的臨界點被稱為“視界”。
圖解：模擬大麥哲倫雲前方有黑洞的影像圖。請注意重力透鏡效應產生兩個高度扭曲的星雲圖像。在頂端出現被扭曲成弧形的銀河盤面
另一個不想離黑洞太近的原因是因為我們稱之為“麵條化”的假設（“麵條化”：如果你離黑洞過近，就會被黑洞的引力撕裂成像麵條一樣長長的一條） 。
圖解：在巨大橢圓星系M87核心的超大質量黑洞質量大約是太陽70億倍，如事件視界望遠鏡發布的第一張圖片（2019年4月10日）所示。可見眉月形的光環和中心的陰影，這是在黑洞的事件視界光環和光子捕獲區引力的放大視覺影像。眉月形肇因於黑洞的自轉和相對論放射現象；陰影直徑大約是事件視界直徑的2.6倍。
把星星變成意大利麵條
想像一下太空中的某個物體，比如恆星，當恆星靠近黑洞時，因為恆星的一側比另一側更靠近黑洞，所以恆星的一側比另一側受力更大。
來自重力的拉力在最靠近黑洞的一側會更強，而在更遠離黑洞的一側會更弱。
引力的這種差異（稱為“潮汐力”）將導致恆星被撕裂，這就像將一團意大利面麵團拉成意大利麵條。 有時天文學家可以在其他星系中觀察到這種情況，它的技術名稱是“潮汐撕裂事件”，這僅意味著恆星離黑洞太近而被撕裂。
這是藝術家對麵條化的印象：最近的黑洞距離我們太遠了，以至於根本不能傷害到我們。
值得慶幸的是，我們不必擔心，因為地球附近沒有近到足以影響我們的黑洞。我們所知道的最接近地球的黑洞稱為V616 Monocerotis，也被稱為A0620-00。
這個黑洞比我們的太陽大6.6倍。
（這意味著它具有很大的質量，這意味著它具有非常強大的引力，甚至比太陽的引力還要強。）
如果地球距離該黑洞約800,000公里（3.7光秒）以內，它將被撕裂。但這是不可能發生的，起碼在我們這代人的一生中。
V616 Monocerotis距離我們約3,300光年，那是非常非常遠的地方。
圖解：被銀河中心黑洞扯碎的氣體雲（2006年、2010年和2013年的觀測結果分別以藍色、綠色和紅色表示）。
相關知識
黑洞是一個時空區域，表現出很強的重力加速度，以至於沒有任何東西（沒有粒子或什至是電磁輻射，例如光）可以從中逃脫廣義相對論預測，足夠緊湊的質量可以使時空變形以形成黑洞。無法逃脫的區域邊界稱為視界。儘管視界對越過它的物體的命運和環境都有巨大影響，但似乎沒有觀察到局部可檢測到的特徵。在許多方面，黑洞都像一個理想的黑體，因為它不反射任何光線。此外，彎曲時空中的量子場理論預測，視界會發出與黑體具有相同的光譜，溫度與質量成反比的霍金輻射。對於恆星質量的黑洞來說，該溫度僅約為十億分之一開爾文溫度，因此幾乎無法被觀察到。
最早在18世紀，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體。1916年，卡爾·史瓦西發現了廣義相對論現代黑洞模型特徵的第一個解，然而大衛·芬克爾斯坦在1958年才首次發表它做為一個無法逃脫空間區域的解釋。長期以來，黑洞一直被認為是數學上的一種好奇心。在20世紀60年代，理倫工作顯示這是廣義相對論的一般預測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發現中子星，激發了人們對引力坍縮造成緻密天體的興趣，認為可能能在天體物理中實現。
在《星球大戰：天行者崛起》中，一艘緒斯同級殲星艦從太空發射了一束超級強大的光束，炸毀了奇基米星
*摧毀一顆行星需要多少能量？*
2020年05月08日08:01 新浪科技
新浪科技訊北京時間5月8日消息，據國外媒體報導，從奧德朗星（Alderaan）到奇基米星（Kijimi），西斯的君主們顯然很喜歡把行星炸成碎片。那麼，《星球大戰》裡的末日武器究竟有多強大呢？
在電影《星球大戰：天行者崛起》中，最終秩序想給銀河系裡的每個人一個教訓。於是，在銀河皇帝帕爾帕廷的命令下，一艘緒斯同級殲星艦從太空發射了一束超級強大的光束，炸毀了奇基米星。
你是否也在想：炸毀一顆行星需要多少能量？當然，這只是一個學術問題，即使並不真實，但計算起來仍然很有意思。
行星爆炸的視頻分析
首先，我們需要估算行星炸開後其碎片進入太空的速度。我們可以通過跟踪視頻分析應用程序做到這一點。具體的想法是，先從電影中挑選出一些特定的片段，然後在視頻的每一幀中映射它們的位置。
這個位置是用像素來測量的，但是我們可以將其縮放到場景中一個已知的對像上，從而轉換成距離。然後，我們可以從幀速率中得到時間數據，在這種情況下是每秒24幀。假設場景是以正常速度拍攝的（即不是慢動作），那每一幀就代表1/24秒。有了位置和時間數據，我們就可以計算速度了。
為了修正距離比例，這裡將使用奇基米星本身的大小。這個星球有多大？誰也不知道，我們假設它的半徑是1k，其中K =奇基米星的半徑。是的，用我們正在測量的東西來定義單位看起來很傻，但其實在科學中一直都是這麼做的（在人們知道地球到太陽的實際距離之前，該距離被設定為1個“天文單位”）。
還有一個問題。我們只能測量物體垂直於攝像機（即畫面平面）移動的速度。為什麼？假設有一大塊碎片朝攝像機的方向斜著飛來，那麼在每一幀中，它會稍微向一側移動，從而變得稍微大一些。但如果只畫出該碎片的像素位置，就會低估它經過的距離和速度。
考慮到這一點，我們可以挑選三塊碎片，它們從行星的邊緣（如攝像機中所看到的）開始以不同的方向向外擴散。跟踪應用程序隨後給出了碎片行進距離（從行星中心測量的每個物體的徑向位置）與時間的關係圖。
可以看到，它們基本上都是直線運動，每條直線的斜率（位置變化/時間變化）是徑向速度，單位是K/s。綠色和藍色物體的速度非常相似，大約是0.3K/s；紅色物體開始是0.24K/s然後下降到0.08K/s。這可能是軟件的誤差；當一堆東西在周圍亂飛時，很難在視野中追踪物體。在後來的一張照片中也觀察到了一些碎片，發現它們的速度大約是0.4K/s。因為不同的物體以不同的速度運動，所以可以用0.3K/s作為一個粗略的平均值。
跟踪應用程序隨後給出了碎片行進距離（從行星中心測量的每個物體的徑向位置）與時間的關係圖跟踪應用程序隨後給出了碎片行進距離（從行星中心測量的每個物體的徑向位置）與時間的關係圖
是快還是慢？這取決於K的值，如果這個行星和地球一樣大，那麼K就是637萬米。用這個來轉換速度單位，得到的行星碎片速度就是每秒190萬米。這是超級快的速度，但仍然只是光速（3億米/秒）的0.6%（這是好事，因為當物體接近光速時會發生奇怪的事情）。
當然，如果行星的半徑大於地球半徑，那碎片速度會更高。這可能嗎？在我們的太陽系中，地球是最大的岩石行星，人們可以在上面行走。像木星這樣的行星要大得多，但它們沒有一個結實的岩石表面，因此在它們爆炸時不會噴射出岩石碎片。
在太陽系之外，大多數已知的系外行星是像木星這樣的氣態巨行星，它們的密度很低，表明並非由岩石構成。不過，科學家也發現了一些類地行星。其中最大的一顆是開普勒-20b（Kepler-20b），其半徑是地球的1.87倍。以這個尺度來測量視頻，計算得到的碎片速度可達350萬米/秒——仍然遠低於光速。
這需要多少能量？
現在我們可以回答你的問題了。讓我們從三個粗略的近似值開始。假設這顆行星和地球一樣大，半徑為637萬米。我們也用地球的質量，5.972×10^24 kg，並假設密度是均勻的（當然實際並非如此）。
最後，我們假設所有的行星碎片都以50萬米/秒的平均速度被拋出。這比視頻測量結果慢多了。為什麼要降低速度呢？因為視頻中追踪到的可能是最快的碎片，處於爆炸的前沿。
根據這個平均速度估計，現在可以計算出爆炸的總能量，即所有飛行碎片的動能（K）（抱歉，這裡用K來表示兩種不同的東西）。這個總動能是m（行星的總質量）和v（碎片運動的平均速度）的函數：
利用地球的質量和對碎片速度的較低估計（50萬米/秒），可以得到7.465×10^35焦耳的能量。舉個例子，如果你從地板上抓起一本物理課本放在桌子上，那需要10焦耳的能量。想像一下，就在10後面加上35個0……這的確是一個很大的數字。
殲星艦的武器有多強大？
功率的定義是能量變化的速率，用公式表達即：
如果能量以焦耳為單位，時間以秒為單位，那麼功率的單位就是瓦特。所以讓我們回顧一下視頻，估計一下殲星艦把所有這些能量送到地球上所需要的時間。在這裡，假設時間間隔大約為10秒。
順便說一下，這並不是激光武器，儘管Wookieepedia（一個提供《星球大戰》虛構世界信息的網絡百科全書）稱它為“超級激光”。但如果是激光，那它將是隱形的。你可以在地球上看到激光束，因為光線會被灰塵粒子和其他東西反射，而在太空中，不會有任何東西散射光束，因此也不會有任何東西進入你的眼睛。你只會看到星球突然爆炸。
不管怎樣，在10秒的時間內，能量變化是7 x 10^35焦耳，這就意味著功率是7 x 10^34瓦。
作為比較，你可以想像自己能利用所有來自太陽的輻射。這將是相當困難的，因為太陽向各個方向發光。你得在太陽周圍裝上一個巨大的球形太陽能電池板，就像戴森球一樣。假設你可以做到，那麼太陽的總輸出功率將是3.8 x 10^26瓦。
沒錯，這意味著殲星艦的武器比我們的太陽還要強大1億倍（10^8倍）。換句話說，最終秩序的那些星際飛船擁有數以億計個太陽的能量。這確實是一個令人生畏的對手。但你知道漢·索羅會說什麼嗎？“永遠別跟我說機率。”（任天）
*地球引力消失五秒鐘會怎樣？*
2020年05月07日08:37 新浪科技
新浪科技訊北京時間5月7日消息，據國外媒體報導，我們經常說某個人“腳踏實地”、或者“一步一個腳印”，這些人一般不會有“虛無縹緲的想法”。這些詞都可以用來形容某人謙虛、清醒和務實，腦袋裡沒有充滿了理想主義和不切實際的幻想。
但說實話，讓我們真正“腳踏實地”的並不是謙遜的品質，而是引力。哪怕地球失去引力僅僅五秒鐘，我們所知的一切生命都將就此終結。
引力可以將不同的物體拉向彼此。物體的質量越大，引力就越強；距離越短，引力也越強。地球顯然質量很大，離我們也非常近。正是由於引力，我們才能在地面上行走，羽毛和書本等物體才能落到地面上。
而太陽比地球大得多，可以裝得下100萬個地球。在太陽的引力作用下，地球等行星才會圍繞這顆熾熱的恆星不停轉動。
假如沒有了引力，人類和其它物體便會失重。見過電影裡飄浮在半空中的宇航員吧？他們之所以能在月球表面一蹦三尺高，是因為月球比地球小得多，因此引力也比地球小得多。宇航員飄浮在太空飛船中也是同理：他們距地球越遠，地球對他們的引力就越小，無法將其固定在飛船地板上。
但如果地球的引力突然全部消失，我們可不會只是飄起來這麼簡單。相反，人類和一切有質量的物體都會變成滾得飛快的“風滾草”。因為地球自轉並不會停止，將地表物體和地球聯結在一起的紐帶卻被切斷了。
失去引力後，空氣、水和大氣層也無法繼續停留在地球表面，造成災難性後果。由於氣壓突然消失，所有人的內耳都會瞬間破裂。想想看坐飛機和潛水時鼓膜體會到的擠壓感，這將比那種感覺強烈、迅速得多。失去了空氣這一“黏合劑”，混凝土結構也會土崩瓦解。
失去了氧原子的水分子又會變成什麼樣呢？水分子會變成氫氣，因此每個活細胞都會在瞬息之間炸個精光。雖然整個過程只要短短五秒鐘，但等引力恢復正常的時候，已經沒人能親眼目睹這一切了。（葉子）
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