M87 *黑洞喷发近光速相对论性射流打破了黑洞理论的神话？

发布时间：2024-09-18

M87星系中心的超大质量黑洞正在以接近光速的速度向外喷射物质，这一惊人发现不仅挑战了我们对黑洞的传统认知，也为黑洞理论带来了新的生机。

M87黑洞喷流挑战传统认知

长期以来，黑洞被认为是宇宙中最贪婪的天体，一旦物质落入其视界，就再也无法逃脱。然而，M87星系中心黑洞的喷流现象却颠覆了这一观念。2021年11月发表的一项新研究中，科学家们创建了一个关于M87星系黑洞的计算机模型，显示这个黑洞正在往外喷射巨大的等离子体流，速度接近光速。

这一发现不仅证实了黑洞并非“只进不出”，还为我们提供了一个研究黑洞内部机制的独特窗口。正如中国科学院上海天文台研究员袁峰所言：“这项工作为黑洞喷流的观测数据与动力学模型之间提供了一个联系的桥梁，帮助天文学界更好地利用望远镜的观测数据去探知喷流的物理本质。”

黑洞喷流现象的发现，也为困扰科学家多年的黑洞信息悖论提供了新的思路。根据霍金辐射理论，黑洞会以极慢的速度蒸发，但这一过程似乎会导致信息丢失，与量子力学的基本原理相矛盾。

然而，如果黑洞能够通过喷流释放物质和能量，那么信息丢失的问题就可能得到缓解。正如一些科学家提出的“毛球”理论或“模糊球”理论，黑洞可能并非完全吞噬所有物质，而是将其转化为一种特殊的状态，通过喷流缓慢释放回宇宙。

目前，科学家们提出了两种主要模型来解释黑洞喷流的形成机制：

提取黑洞转动能模型：这一模型认为喷流的能量来源于黑洞自身的旋转。当物质落入黑洞时，其角动量会被传递给黑洞，增加其旋转速度。黑洞的高速旋转会产生强大的磁场，将物质加速并喷射出去。
提取吸积盘转动能模型：这一模型则认为喷流的能量来源于围绕黑洞旋转的吸积盘。吸积盘中的物质在向黑洞下落的过程中，其角动量会被传递给喷流，从而产生高速喷射。

袁峰领导的国际团队通过严格的定量计算发现，“提取黑洞转动能”模型预言的喷流形态与实际观测结果更为一致。这一发现为理解黑洞喷流的形成机制提供了重要线索。

M87星系黑洞喷流的发现不仅改变了我们对黑洞的认知，还为我们理解宇宙的演化提供了新的视角。正如一些科学家所设想的，如果宇宙中的黑洞通过喷流相互联系，那么整个宇宙可能就像一个巨大的神经系统，通过这些喷流传递信息和能量。

这一发现也为我们提供了研究广义相对论和量子力学在极端条件下的表现的机会。正如日本国立天文台的Kazuhiro Hada博士所说：“现在，我们的成果从观测上进一步肯定了以往的预期，这个饕餮般的黑洞确实在自旋。”

随着观测技术的进步和理论研究的深入，我们有望揭开更多关于黑洞和宇宙演化的奥秘。正如中国科学院国家天文台研究员李菂所言：“随着数据的不断积累，之江实验室正在将人工智能、云计算等技术引入到天文研究，提高数据处理效率、扩大探究物理参数的空间。”这预示着未来黑洞研究将进入一个全新的时代。