科普时报记者 史 诗
人类首次“看见”的那个黑洞——位于室女座M87星系中心的超大质量黑洞,“身份照”又上新了!9月16日,事件视界望远镜(EHT)合作组织发布了M87星系中心超大质量黑洞的最新图像和研究成果,并正式发表在国际学术期刊《天文学与天体物理学》。
黑洞被认为是星系形成和演化的关键因素,星系是宇宙结构的基本组成单元。以银河系为例,每个星系都是由数千亿颗恒星、气体、尘埃等星际介质,以及中心超大质量黑洞构成的自引力束缚系统。星系发光主要源于内部的数千亿颗恒星。
但恒星是有“寿命”的,当超大质量的恒星耗尽核聚变“燃料”后,就会坍缩成黑洞。那么,黑洞是否也有“生命终点”呢?
黑洞是永恒的吗
黑洞是宇宙中最致密的天体之一,其中心是一个体积无限小、密度无限大的奇点。奇点外围环绕着“视界”,一旦跨过这个边界,任何物质都会被永远困在黑洞之中,就像掉进了宇宙的“无底洞”。不过,中国科学院紫金山天文台研究员季江徽告诉科普时报记者:“黑洞并非完全‘黑暗’,它周围由高速旋转的气体和尘埃组成吸积盘,会释放出极其明亮的X射线,使其在深空中显得格外耀眼。但这种耀眼同样有‘寿命’。”
季江徽表示,根据霍金辐射理论,黑洞会慢慢“蒸发”,通过量子效应向外辐射粒子,同时损失质量。这个过程极其缓慢,一个与太阳质量相当的小黑洞,预计需要1067年才能完全蒸发,一个超大质量黑洞则可能需要10100年。
黑洞的一生像场漫长的“瘦身”:从恒星坍缩中诞生,通过不断吞噬物质壮大,最终在霍金辐射中逐渐消散,归于虚无。尽管这目前仍是理论推测,却为我们揭开了黑洞的“晚年”图景。
恒星会不会全部熄灭
未来,宇宙中的恒星是否会全部熄灭,再也见不到一颗发光的星星?季江徽认为,这种可能性确实存在。恒星靠核聚变发光发热,氢燃料一旦耗尽,就会走向“死亡”。“不同恒星寿命差异显著,太阳这类中等恒星寿命约100亿年;质量更小的红矮星能‘燃烧’数千亿年。”
科学家推测,约100万亿年后,宇宙中所有恒星可能会走到生命尽头,变成白矮星、黑矮星、黑洞或中子星,且不再有新恒星诞生。此后,白矮星冷却成黑矮星,黑洞也逐渐蒸发消失。“到那时,宇宙或许真的会陷入一片漆黑。”季江徽说。