光也无法逃脱的“黑洞”,却有神秘粒子可以逃逸

光也无法逃脱的“黑洞”,却有神秘粒子可以逃逸

1915年,阿尔伯特.爱因斯坦(Albert.Einstein)以几何语言建立的广义相对论,不仅仅预言了引力波的存在,还可以推导出一些大质量的恒星会终结为“黑洞”——即1916年,德国天文学家卡尔.史瓦西((Karl Schwarzschild)计算和得出了爱因斯坦引力场方程的一个“真空解”,这一“真空解”表明,若极大量的物质集中于极微小的空间中,则“质点”周围会生成“事件视界”,任何进入“事件视界”的物质也无法逃脱。

2014年,斯蒂芬.霍金(Stephen William Hawking)发表了一篇名为《黑洞的信息保存与气象预报》的论文,提出黑洞的“事件视界”只能暂时性的扣押物质和能量,最终,它们会以其他的形式逃离黑洞。接受采访时,斯蒂芬.霍金说黑洞的经典理论认为没有任何物质可以从黑洞中逃逸,但量子理论却证明,能量和信息是可以从黑洞中逃离的。近日,美国加州劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员开展了一项关于黑洞的研究,发现一种神秘的微粒可以逃离黑洞。

(黑洞)

黑洞吞噬周围物质的同事,也会喷射出包含正、负电子的高能等离子体粒子流,这些幸运的粒子抵达“事件视界”之前,速度会接近光速、且沿着黑洞的旋转轴向外抛出,从而逃离了黑洞。伯克利实验室的凯尔.帕弗雷(Kyle Parfrey)说,这种高能等离子体粒子流成为“相对射流”,尽管天文学家们观察和研究“相对射流”几十年了,但没人知道这些逃逸粒子是如何获得能量的,这是天文学界的一个悬而未决的谜团。

为了揭晓这一谜团,凯尔.帕弗雷和同事们设计了一套超级计算机模拟实验,归纳和结合了几十年里关于“相对射流”的理论数据和各种见解,从而解释“相对射流”如何从黑洞中获取能量、且推动亚原子微粒逃离黑洞,也就是说,凯尔.帕弗雷等人研究了黑洞的极端引力为何对“相对射流”提供这么多的能量。这项模拟实验中,凯尔.帕弗雷等人首次从理论上解释了环绕黑洞的电流如何形成“相对射流”,再从另一个理论解释了亚原子微粒如何穿越黑洞的“事件视界”。

(黑洞)

凯尔.帕弗雷说,这一模拟实验不仅仅要考虑粒子加速度和“相对射流”的光线,还要考虑正、负电子是如何形成的(即它们通过高能光子碰撞而声称,这一过程称为“电子偶产生”),所以,他们试图把普通等离子体物理学和广义相对论整合在一起。对于凯尔.帕弗雷等人开展的这一模拟实验,哥伦比亚大学的天文学家罗伯特.佩纳(Robert Penna)给予了很高的评价,认可这一模拟实验可靠性的同时,声称凯尔.帕弗雷等人发现的一些粒子非常有趣,它们既有独特的行为特征、又有相对的“负能量”,若这些粒子落入黑洞中,则黑洞的总能量会减少。

而且,凯尔.帕弗雷等人的模拟实验还表明,这么多的“负能量”粒子落入黑洞,可能它们吸收的能量与磁场纠缠所吸收的能量相当,这一可能性尚需进一步的研究,一旦得以证明的话,则会改变科学家们对黑洞“相对射流”光谱的预期。

(黑洞)

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