正文 07.时间光锥(1)
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四月南京,全城花开,除了梅花、樱花、桃花、海棠以外,最受欢迎的还有木绣球。沿着古老的城墙边漫步,走着走着,就会在茂密的丛林间,突然发现数棵木绣球,开得正艳。大朵大朵的绣球花,压弯了枝头。洁白的花朵,如雪似梦。阳光挥洒下,木绣球身姿提拔,一簇簇的花朵便成了凹造型的绝佳背景板。
开车驶入[781]临时驻地,郝秋岩下车后,抬头看到姚伟、王维佳、向怀明等几个小年轻,在楼上的长廊里看他。虽是领导,可就是没有领导样,同他们嘻嘻哈哈打成一片。走上二楼,问站成一排在看什么?姚伟说:“众星捧月的天之骄子,谁碰上谁上瘾。”
郝秋岩干笑着严肃道:“站好了,告诉过你们,我们的目标是”,几个人一起喊,“星辰大海,未来可期”。扭头问江雪红,“奇怪,你怎么不喊?”江雪红不屑地说:“我下五洋捉鳖,不同你们上九天揽月。”向怀明打了下喷嚏说:“不走寻常路,不走寻常路。”郝秋岩说:“看着柔弱乖巧,实则长着一副反骨,以后不要同我们混了。”
江雪红不以为然说:“谁要跟你们混了”,转身回到海洋部。向怀明说:“这位江姐姐咱可惹不起,辣椒一个。”郝秋岩笑着说:“你们今天讲课,准备怎么样了?”王维佳说:“有醉有醒,心态不同,还得我的哈基米。郝秋岩说:“不要耍贫嘴了,快去准备。”
推开木板门大家陆续走进会议室,江雪红把泡好的茶依次倒在茶杯里,董青端起来喝了一口赞扬道:“不错不错,江雪红这姑娘不错,茶沏的香。”向景兰说:“是茶不错还是人不错啊?”董青说:“都好都好,这孩子勤快。”向景兰说:“那是,没看在谁手下。”左海宇说:“说的是,海洋部走在队伍前头。”江雪红噘着嘴:“不要把我的热情体现在茶里,我工作也可以的。”廖大伟打着圆场说:“办公室嘛,说说笑笑没有什么。你工作认真,勤恳,值得表扬嘞。”
姚伟走到前面,打开大屏幕:“这是一颗已经死亡的恒星子星,以及它背后的科学原理,尤其是中子星形成的过程。对于类似我们的太阳这样的恒星,在其生命周期中通过核聚变过程将氢原子融合生成氦。这一过程不仅产了生氦气,还释放出了能量,这些恒星的核,进行着持续的能量输出,以维持其结构的稳定。抵抗因质量造成的内部引力压缩。
这种微妙的平衡状态,使得太阳能继续存在数十亿年。当一个恒星的质量超过太阳的8倍时,它在生命周期末期的发展路径会有所不同。在这些重质量恒星的核心区域,所有的氢气被耗尽并转化为氦,这一变化标志着恒星走向终结的开始。通过上述讨论,我们得以深入理解中子星的形成,及其对周围环境的影响,进一步揭示了宇宙中极端物体的神秘面纱。核聚变过程,在恒星内部扮演着关键的角色,它决定了恒星的稳定性和生命周期。
当核聚变速率下降时,恒星的能量输出减少,导致其体积收缩。这一收缩过程,推动其外层的氢向内核移动。从而为核聚变的再启动提供了条件。随着内核的缩小,恒星外部层开始膨胀并冷却,这种状态的恒星在星系中常见,被称为红巨星或超级巨星。内核的进一步收缩导致温度升高。如果恒星质量足够大,温度将达到使氦气开始聚变成碳和氧的程度,这一过程可持续数百万年。期间会产生大量的氦气随着核心温度的持续上升,更重要的元素如碳开始聚变,生成钠镁和镁这一系列的聚变过程。
在从内核向外层扩散的过程中,形成了所谓的燃烧层,最终聚变过程将形成铁,这是无法继续进行巨变的元素。此时恒星进入了生命周期的末期阶段,在天体物理中氢元素的核聚变,是维持恒星稳定的关键机制。这一过程释放的能量生成足够的外向压力,以对抗因质量产生的引力,确保恒星结构的稳定。当恒星耗尽其核心的核燃料后,原有的核聚变反应,无法继续提供所需的能量和压力,导致核心区域发生剧烈的坍缩。这种坍缩发生时,核心的密度和温度迅速上升,最终触发反弹效应。
使得恒星的外层物质,以极高速度被泡射出去形成超新星爆炸。在这一过程中,恒星的核心由于缺乏足够的外向压力,进一步受到重力的压缩。随着重力的持续作用,电子被迫与质子结合形成中子。这一过程中还伴随着大量重微子的释放,这些变化最终导致恒星核心转变为,由中子构成的致密星体,即中子星。中子星的温度极高……”
王维佳:“这是人类发现的第一颗黑洞,它的发现让我们们知道了黑洞的真实存在。那么,第一课黑洞位于哪个方位,又是怎么发现的?接下来的视频给大家详细聊聊,人类发现的第一颗黑洞,寻找第一颗黑洞我们把目光看向天鹅座,天鹅座大家如果不知道它在天空中哪个方位的话;没有欢喜,接下来会给大家说说寻找它的方法,抬头看向夜空,我们寻找有三颗亮星组成的三角形,这是一个非常有辨识度的结构。这个结构我们称为夏季大三角,它分别是由牛郎星、织女星,以及天津四组成;牛郎星两边有两颗暗星,代表着他的两个孩子所以很好辨认。
天津四呢,我们在这个大三角中可以看到有一个顶点,它和其它四颗星排列组成一个十字的形状,这颗星便是天津四;而这个十字形状的解构就是天鹅座,那么顺着天鹅四下来这颗是天鹅座γ星、天鹅座β星,在天鹅座γ星和β星之间有一颗暗星,我们称它为天鹅座η星。人类发现的第一颗黑洞呢,便是位于它的附近,称为天鹅座X-1,这个就是人类发现的第一颗黑洞的位置,大家按照这个方法就可以找到了。那么,我们又是怎么知道这里有个黑洞的呢?
黑洞又不发光看不见,我们先来看下这个黑洞的名称,天鹅座X-1,X代表的是X射线的意思,1代表的是这个星座中第一个X射线源。所以,发现这里有黑洞,是与研究X射线有关,那是在1964年的时候,天文学家向太空发射了一枚火箭,用来探测太空中的X射线源;在这次探测中总共探测到了8个射线源,其中天鹅座方向的射线源是最为明亮的,天文学家将其射线源标记为天鹅座X-1。但在这个方向之后的观测,却没有找到与之对应的光学对应体;所以,它是什么?这个时候并不知道,但可以肯定的是,那里一定发生了什么激烈的事情,才会释放如此强烈的X射线。
1970年,NASA发射了一个叫乌胡鲁的卫星探测器,根据这个探测器的数据天文学家知晓天鹅座X-1,这个射线源的发源地不是很大,比一般恒星要小的多,大概木星大小的范围。所以,什么天体能在如此小的范围,释放如此强大的能量呢?天文学家这个时候隐约猜测到了什么,但也不是很确定。到了1971年的时候,射电望远镜的观测有了一个了不起的发现,这次观测定位到了天鹅座X-1的位置。这个X射线源似乎来自一颗蓝超巨星,编号为HD226868,不过蓝超巨星是无法产生如此观测强度的X射线,且它与之前认为的射线源大小也不一致。所以,天文学家这个时候猜测,这颗蓝超巨星很可能有一颗很小的看不见的伴星,是这颗伴星释放了强大的X射线。所以啊,这一切源头的关键就指向了这颗恒星的伴星;那么它到底存不存在伴星呢?
1972年的时候,关键性的整句被找到了,天文学家发现那颗蓝超巨星的光谱存在蓝移和红移,这个现象说明它在视线方向上有前后的移动。也就是它在摆动,摆动的周期大概是5天,存在摆动的话,说明有一个引力在影响着它,这是伴星存在的证据。有了这个发现,结合引力的作用,以及蓝超巨星的质量,天文学家就可以推断出这颗伴星的质量,大约是15个太阳质量左右。所以,一个比恒星小的多,又看不到,质量还是太阳15倍的天体,是什么呢?天文学家能想到的也只有黑洞才可以解释,所以这个时候,大部分的天文学家也都是这么认为的的。
但也有一些天文学家认为它不是,就比如霍金。其实霍金这个时候也已经接受了它是黑洞,不过他还是和基普索恩进行了一场赌约;是在1975年,霍金打赌天鹅座X-1不是黑洞,基普索恩认为它就是黑洞。赌约在1990年有了结果,这个时候所有的观测数据都表明,天鹅座X-1的确存在黑洞,这让那场著名的赌约有了一个结果。也让天鹅座X-1有了最终的结论。这也让我们对天鹅座X-1,也有了最终的认识,它是蓝超巨星和黑洞的双星组合,这两个组合靠的非常近,大概0。2个天文单位。