正文 07.時間光錐(1)
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四月南京,全城花開,除了梅花、櫻花、桃花、海棠以外,最受歡迎的還有木繡球。沿著古老的城牆邊漫步,走著走著,就會在茂密的叢林間,突然發現數棵木繡球,開得正豔。大朵大朵的繡球花,壓彎了枝頭。潔白的花朵,如雪似夢。陽光揮灑下,木繡球身姿提拔,一簇簇的花朵便成了凹造型的絕佳背景板。
開車駛入[781]臨時駐地,郝秋岩下車後,抬頭看到姚偉、王維佳、向懷明等幾個小年輕,在樓上的長廊裏看他。雖是領導,可就是沒有領導樣,同他們嘻嘻哈哈打成一片。走上二樓,問站成一排在看什麼?姚偉說:“眾星捧月的天之驕子,誰碰上誰上癮。”
郝秋岩幹笑著嚴肅道:“站好了,告訴過你們,我們的目標是”,幾個人一起喊,“星辰大海,未來可期”。扭頭問江雪紅,“奇怪,你怎麼不喊?”江雪紅不屑地說:“我下五洋捉鱉,不同你們上九天攬月。”向懷明打了下噴嚏說:“不走尋常路,不走尋常路。”郝秋岩說:“看著柔弱乖巧,實則長著一副反骨,以後不要同我們混了。”
江雪紅不以為然說:“誰要跟你們混了”,轉身回到海洋部。向懷明說:“這位江姐姐咱可惹不起,辣椒一個。”郝秋岩笑著說:“你們今天講課,準備怎麼樣了?”王維佳說:“有醉有醒,心態不同,還得我的哈基米。郝秋岩說:“不要耍貧嘴了,快去準備。”
推開木板門大家陸續走進會議室,江雪紅把泡好的茶依次倒在茶杯裏,董青端起來喝了一口讚揚道:“不錯不錯,江雪紅這姑娘不錯,茶沏的香。”向景蘭說:“是茶不錯還是人不錯啊?”董青說:“都好都好,這孩子勤快。”向景蘭說:“那是,沒看在誰手下。”左海宇說:“說的是,海洋部走在隊伍前頭。”江雪紅噘著嘴:“不要把我的熱情體現在茶裏,我工作也可以的。”廖大偉打著圓場說:“辦公室嘛,說說笑笑沒有什麼。你工作認真,勤懇,值得表揚嘞。”
姚偉走到前麵,打開大屏幕:“這是一顆已經死亡的恒星子星,以及它背後的科學原理,尤其是中子星形成的過程。對於類似我們的太陽這樣的恒星,在其生命周期中通過核聚變過程將氫原子融合生成氦。這一過程不僅產了生氦氣,還釋放出了能量,這些恒星的核,進行著持續的能量輸出,以維持其結構的穩定。抵抗因質量造成的內部引力壓縮。
這種微妙的平衡狀態,使得太陽能繼續存在數十億年。當一個恒星的質量超過太陽的8倍時,它在生命周期末期的發展路徑會有所不同。在這些重質量恒星的核心區域,所有的氫氣被耗盡並轉化為氦,這一變化標誌著恒星走向終結的開始。通過上述討論,我們得以深入理解中子星的形成,及其對周圍環境的影響,進一步揭示了宇宙中極端物體的神秘麵紗。核聚變過程,在恒星內部扮演著關鍵的角色,它決定了恒星的穩定性和生命周期。
當核聚變速率下降時,恒星的能量輸出減少,導致其體積收縮。這一收縮過程,推動其外層的氫向內核移動。從而為核聚變的再啟動提供了條件。隨著內核的縮小,恒星外部層開始膨脹並冷卻,這種狀態的恒星在星係中常見,被稱為紅巨星或超級巨星。內核的進一步收縮導致溫度升高。如果恒星質量足夠大,溫度將達到使氦氣開始聚變成碳和氧的程度,這一過程可持續數百萬年。期間會產生大量的氦氣隨著核心溫度的持續上升,更重要的元素如碳開始聚變,生成鈉鎂和鎂這一係列的聚變過程。
在從內核向外層擴散的過程中,形成了所謂的燃燒層,最終聚變過程將形成鐵,這是無法繼續進行巨變的元素。此時恒星進入了生命周期的末期階段,在天體物理中氫元素的核聚變,是維持恒星穩定的關鍵機製。這一過程釋放的能量生成足夠的外向壓力,以對抗因質量產生的引力,確保恒星結構的穩定。當恒星耗盡其核心的核燃料後,原有的核聚變反應,無法繼續提供所需的能量和壓力,導致核心區域發生劇烈的坍縮。這種坍縮發生時,核心的密度和溫度迅速上升,最終觸發反彈效應。
使得恒星的外層物質,以極高速度被泡射出去形成超新星爆炸。在這一過程中,恒星的核心由於缺乏足夠的外向壓力,進一步受到重力的壓縮。隨著重力的持續作用,電子被迫與質子結合形成中子。這一過程中還伴隨著大量重微子的釋放,這些變化最終導致恒星核心轉變為,由中子構成的致密星體,即中子星。中子星的溫度極高……”
王維佳:“這是人類發現的第一顆黑洞,它的發現讓我們們知道了黑洞的真實存在。那麼,第一課黑洞位於哪個方位,又是怎麼發現的?接下來的視頻給大家詳細聊聊,人類發現的第一顆黑洞,尋找第一顆黑洞我們把目光看向天鵝座,天鵝座大家如果不知道它在天空中哪個方位的話;沒有歡喜,接下來會給大家說說尋找它的方法,抬頭看向夜空,我們尋找有三顆亮星組成的三角形,這是一個非常有辨識度的結構。這個結構我們稱為夏季大三角,它分別是由牛郎星、織女星,以及天津四組成;牛郎星兩邊有兩顆暗星,代表著他的兩個孩子所以很好辨認。
天津四呢,我們在這個大三角中可以看到有一個頂點,它和其它四顆星排列組成一個十字的形狀,這顆星便是天津四;而這個十字形狀的解構就是天鵝座,那麼順著天鵝四下來這顆是天鵝座γ星、天鵝座β星,在天鵝座γ星和β星之間有一顆暗星,我們稱它為天鵝座η星。人類發現的第一顆黑洞呢,便是位於它的附近,稱為天鵝座X-1,這個就是人類發現的第一顆黑洞的位置,大家按照這個方法就可以找到了。那麼,我們又是怎麼知道這裏有個黑洞的呢?
黑洞又不發光看不見,我們先來看下這個黑洞的名稱,天鵝座X-1,X代表的是X射線的意思,1代表的是這個星座中第一個X射線源。所以,發現這裏有黑洞,是與研究X射線有關,那是在1964年的時候,天文學家向太空發射了一枚火箭,用來探測太空中的X射線源;在這次探測中總共探測到了8個射線源,其中天鵝座方向的射線源是最為明亮的,天文學家將其射線源標記為天鵝座X-1。但在這個方向之後的觀測,卻沒有找到與之對應的光學對應體;所以,它是什麼?這個時候並不知道,但可以肯定的是,那裏一定發生了什麼激烈的事情,才會釋放如此強烈的X射線。
1970年,NASA發射了一個叫烏胡魯的衛星探測器,根據這個探測器的數據天文學家知曉天鵝座X-1,這個射線源的發源地不是很大,比一般恒星要小的多,大概木星大小的範圍。所以,什麼天體能在如此小的範圍,釋放如此強大的能量呢?天文學家這個時候隱約猜測到了什麼,但也不是很確定。到了1971年的時候,射電望遠鏡的觀測有了一個了不起的發現,這次觀測定位到了天鵝座X-1的位置。這個X射線源似乎來自一顆藍超巨星,編號為HD226868,不過藍超巨星是無法產生如此觀測強度的X射線,且它與之前認為的射線源大小也不一致。所以,天文學家這個時候猜測,這顆藍超巨星很可能有一顆很小的看不見的伴星,是這顆伴星釋放了強大的X射線。所以啊,這一切源頭的關鍵就指向了這顆恒星的伴星;那麼它到底存不存在伴星呢?
1972年的時候,關鍵性的整句被找到了,天文學家發現那顆藍超巨星的光譜存在藍移和紅移,這個現象說明它在視線方向上有前後的移動。也就是它在擺動,擺動的周期大概是5天,存在擺動的話,說明有一個引力在影響著它,這是伴星存在的證據。有了這個發現,結合引力的作用,以及藍超巨星的質量,天文學家就可以推斷出這顆伴星的質量,大約是15個太陽質量左右。所以,一個比恒星小的多,又看不到,質量還是太陽15倍的天體,是什麼呢?天文學家能想到的也隻有黑洞才可以解釋,所以這個時候,大部分的天文學家也都是這麼認為的的。
但也有一些天文學家認為它不是,就比如霍金。其實霍金這個時候也已經接受了它是黑洞,不過他還是和基普索恩進行了一場賭約;是在1975年,霍金打賭天鵝座X-1不是黑洞,基普索恩認為它就是黑洞。賭約在1990年有了結果,這個時候所有的觀測數據都表明,天鵝座X-1的確存在黑洞,這讓那場著名的賭約有了一個結果。也讓天鵝座X-1有了最終的結論。這也讓我們對天鵝座X-1,也有了最終的認識,它是藍超巨星和黑洞的雙星組合,這兩個組合靠的非常近,大概0。2個天文單位。