並非所有理論都能解釋黑洞 M87

作者 | 發布日期 2021 年 05 月 28 日 8:54 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


正如德國天文學家 Karl Schwarzschild 首次指出,黑洞因質量異常高度集中於極小的區域,使時空產生彎曲,並加熱附近的物質升溫,以致開始發光。紐西蘭物理學家 Roy Kerr 表示,旋轉可改變黑洞大小及周圍幾何形狀。黑洞「邊緣」稱為事件視界,外部所有觀察者皆無法了解事件視界內發生的任何事,超過此邊界,光和物質便無法逃脫,使黑洞成為「黑色」。理論預測,黑洞可用一些性質描述:如質量,自旋和各種可能的電荷。

除愛因斯坦在廣義相對論預測的黑洞外,還可考慮從弦論啟發的模型,這理論將物質和所有粒子描述為微小振動弦的模式。受弦論啟發的黑洞理論預測,基本物理學描述有個額外的場,導致黑洞大小及附近曲率產生明顯可觀察的變化。

法蘭克福大學理論物理研究所的物理學家Prashant Kocherlakota博士和Luciano Rezzolla教授正研究如何將不同的理論,完美套用在位於活躍星系M87中心超大質量黑洞的觀測數據資料。2015年測得重力波之後,2019年事件視界望遠鏡(EHT)首次證實黑洞實際存在。

調查結果顯示,M87*的觀測資料與愛因斯坦的理論非常一致,並也在一定程度上吻合弦論。研究團隊表明藉由EHT的資料,可使用黑洞圖像測試不同的物理學理論。廣義相對論曾預測黑洞陰影,目前描述M87*陰影大小時,不能排除這些理論,但計算結果卻限制黑洞模型的有效範圍。

對理論物理學家來說,黑洞概念同時引起關注並是啟發來源。儘管我們無法完全了解黑洞某些性質,如事件視界或奇異點,但我們仍然熱中於其他理論試圖找出新黑洞解決方案。

因此,獲得像這樣的觀測結果非常重要,幫助我們確認什麼合理,什麼不合理,這是重要的第一步,隨著新觀測結果出現,將對黑洞了解更多。

事件視界望遠鏡的合作來自全球各地望遠鏡相互連接,構成一個虛擬巨型無線電波望遠鏡,盤面約有地球直徑那麼大。望遠鏡的精確性相當於在柏林街頭咖啡館讀紐約的報紙。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:ESO

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