【菜科解读】

　　人类或许能够经过一种名为“光环驱动器”的全新办法，从双黑洞体系获取能量。

图中是黑洞的幻想图。

人类或许能够经过一种名为“光环驱动器”的全新办法，从双黑洞体系获取能量。

图中是黑洞的幻想图。

　　北京时刻3月25日音据国外媒体报道，一位常春藤联盟的天文学家声称，人类或许能够经过一种名为“光环驱动器”（Halo Drive）的全新办法，从双黑洞体系获取能量，然后完成无需燃料的星际游览。

　　这位名为大卫·基平（David Kipping）的天文学家来自美国哥伦比亚大学，他表明，理论上外星人或许现已在咱们不知情的情况下运用这种技能了。

光环驱动器推进飞船的原理首要是运用“引力镜”来吸收黑洞的能量。

引力镜是指黑洞的某一区域在吞噬物质之后，又将物质以相同的方向抛射出去。

　　“在国际中搜索才智生命，往往是在考虑设想先进文明的或许活动，以及或许由此发生的相关技能特征的指导下进行的，”大卫·基平在2月28日发表于预印本期刊网站arXiv的论文中写道，“沿着这些方向，本研讨考虑了一个先进文明怎么运用光帆概念进行相对论式高效推进的或许性。

”

　　科学家现已调查到，当光子进入引力镜区域并随后被射回时，它们不只从旅程中获得了速度，并且还保留了一部分动能。

大卫·基平表明，运用这些回来的光子——称为“回旋镖光子”（boomerang photon）——星际游览者能够从中搜集能量，抵达比黑洞高133%的速度。

　　这种从黑洞中获取能量的办法不只能够防止过于挨近风险的极大引力空间，也将使飞船极难被探测到。

很长时刻以来，天文学家一向将黑洞视为一种引力弹弓，能够协助将物体推入悠远的太空。

　　在“引力弹弓效应”中，某个天体（如行星或卫星）能够将飞船“抛掷”出去并使其加快。

1963年，闻名物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）提出，任何体积的飞船都能够运用成对的严密天体（如白矮星或中子星）的引力弹弓效应抵达相对论速度——明显挨近光速的速度（戴森最闻名的设想是被称为“戴森球”的巨大球形结构，先进文明经过戴森球将整个恒星包括在内，捕获其绝大部分能量）。

　　但是，这些成对衰亡恒星具有极点的引力和有害辐射，其引力弹弓效应或许会损坏飞船。

相反地，大卫·基平指出，引力或许能够进步射向黑洞边际的激光束能量，然后为飞船供给协助。

黑洞具有强壮的引力场，能够歪曲光子的途径，使其不落入黑洞内部。

　　1963年，物理学家马克·斯塔基（Mark Stuckey）提出，黑洞在理论上能够作为一个“引力镜”，即黑洞的引力能够将光子弹回，使其飞向光源。

大卫·基平核算出，假如一个黑洞朝着光子来历运动，那回旋镖光子就能够带回黑洞的部分能量。

黑洞的移动速度越快，光环驱动器从中获取的能量就越多。

因而，大卫·基平以为应该运用兼并之前互相高速螺旋工作的双黑洞。

　　大卫·基平说：“某个文明能够运用黑洞作为星系航点，但这些航点将很难长途探测到，除非呈现双黑洞兼并率升高或较高的双黑洞偏心率。

”因而，假如某个文明具有满足挨近黑洞的才干，在理论上就能够在咱们不知情的情况下，运用光环驱动器办法进行星际游览。

天文学家或许能够经过调查双黑洞兼并是否发生得愈加频频来寻觅外星生命运用光环驱动器的痕迹。

　　大卫·基平的研讨首要根据成对黑洞互相盘绕工作时能够抵达相对论速度。

虽然银河系中估量有1000万对双黑洞，但大卫·基平指出，只要少量双黑洞能以相对论速度长时刻互相盘绕工作，由于大多数双黑洞会很快兼并。

不过，他以为一些孤立旋转的黑洞也能够协助光环驱动器抵达相对论速度，“并且咱们现已知道有许多超大质量黑洞以相对论速度旋转”。

　　光环驱动器的一大缺陷是“有必要前往最近的黑洞，”大卫·基平说，“这就像一次性付出高速过路费。

你有必要消耗必定能量才干抵达最近的进口，但接下来，你就能够想走多远就走多远。

”

　　光环驱动器只要在十分挨近黑洞——大约是黑洞直径的5到50倍——的间隔上才干发挥作用。

“这便是你首要有必要十分挨近黑洞的原因，也决议了你无法以此容易地跨过数光年的间隔，”大卫·基平说，“咱们依然需求先找到某种办法，抵达附近的恒星，然后才干进入星际‘公路体系’。

”

　　大卫·基平表明，与其他设想的星际游览方法比较，光环驱动器的另一个首要优点是能够极大地削减对燃料来历的需求。

其他理论上的星际游览方法都要求飞船加快到所谓的相对论速度，但这需求很多的燃料，而这些燃料自身也具有质量，反过来要求推进器的功用愈加强壮。

比较之下，光环驱动器只需求从黑洞中收集光子即可。

安装有光帆的飞船能够运用激光来推进自己行进。

　　2016年，物理学家史蒂芬·霍金与出资人尤里·米尔纳一起宣告了“打破摄星”（Breakthrough Starshot）项意图正式发动。

该项意图初期出资为1亿美元，方案研制名为“星片”（StarChip）的光帆飞行器，以五分之一光速飞行约20年，抵达半人马α星——间隔咱们最近的恒星体系。

　　黑洞里边有什么？

　　黑洞是国际中最独特的天体之一，它们的姓名来历是：没有任何物体能够逃脱它们的引力，即使是光线也不能。

假如你冒险挨近黑洞并穿过所谓的事情视界，即光线也无法逃脱的鸿沟，那你将永久被困在黑洞中，或许被炸毁。

　　关于小型黑洞，无论怎么你都不或许在如此近间隔的触摸中幸存下来。

挨近事情视界的潮汐力足以将任何物质拉伸到一串原子的程度，物理学家将这一进程称为“面条化”（spaghettification）。

　　但关于大型黑洞——比方银河系等星系中心的超大质量黑洞，其质量相当于一颗恒星质量的数亿倍乃至数十亿倍——穿越事情视界或许就会平安无事。

科学家以为，咱们是有或许在进入黑洞国际的进程中存活下来的。

　　物理学家和数学家一向想知道黑洞里边的国际是什么样的。

他们转向爱因斯坦的广义相对论方程来猜测黑洞内部的国际。

这些方程很有用，直到调查者挨近黑洞中心或奇点。

在理论核算中，那里的时空曲率会变为无穷大。

中等质量黑洞发现未解之谜

分析显示，合并后的黑洞质量约为太阳的142倍，而其“父母”黑洞的质量分别为太阳的66倍和85倍。

这一发现被认定为首个对中等质量黑洞的直接探测，填补了恒星质量黑洞（约100倍太阳质量）与超大质量黑洞（百万至十亿倍太阳质量）之间的质量空白。

高质量间隙黑洞的突破性意义此次发现的85倍太阳质量黑洞具有特殊意义。

根据现有恒星演化模型，质量超过65倍太阳的黑洞无法通过单颗恒星坍缩形成，因其超新星爆发会完全摧毁恒星核心，无法留下坍缩为黑洞的物质。

该黑洞的发现首次明确了“高质量间隙”（恒星质量黑洞与中等质量黑洞之间）的存在，挑战了传统理论，并为研究黑洞形成机制提供了新方向。

引力波探测技术的关键作用传统黑洞探测依赖间接方法（如观测黑洞吞噬物质时释放的辐射），而引力波探测技术（如LIGO）通过捕捉双黑洞合并产生的时空涟漪，实现了对黑洞的直接观测。

GW190521的信号虽仅持续十分之一秒，但科学家通过分析其特征（如频率、振幅），结合爱因斯坦广义相对论，确认了中等质量黑洞的诞生。

这一技术突破为黑洞研究开辟了新途径。

科学界的争议与未解问题尽管证据确凿，但科学家对GW190521的性质仍存在争议。

部分学者认为，该事件可能代表了一种全新的双黑洞类型，而另一部分则认为其可能是已知高质量黑洞的特殊案例。

此外，中等质量黑洞的数量稀少性（全宇宙仅探测到少数案例）及其形成机制（如是否通过多次合并或未知过程产生）仍是未解之谜。

这些争议推动了后续研究，例如通过更大规模的引力波探测网络（如LISA）进一步验证结果。

对超大质量黑洞形成之谜的启示中等质量黑洞的发现为解锁超大质量黑洞的形成提供了关键线索。

目前主流理论认为，超大质量黑洞可能由中等质量黑洞通过持续吸积物质或多次合并逐步增长形成。

GW190521的案例支持了这一假设，即中等质量黑洞可作为超大质量黑洞的“种子”，在宇宙早期环境中通过复杂过程演化而来。

引力波天文学的黎明时代科学家普遍认为，当前引力波天文学仍处于初级阶段，但GW190521的发现标志着该领域的重大突破。

正如西北大学天文学家蔡斯·金博所言：“我们正处在引力波天文学的黎明时代，这一发现不仅回答了现有问题，更提出了大量新问题。

”未来，随着探测技术的升级（如第三代引力波探测器）和国际合作（如LIGO-Virgo-KAGRA网络），人类对黑洞的认知将进一步深化。

总结：中等质量黑洞的发现已通过引力波探测得到直接证实，其存在为黑洞质量分布、形成机制及超大质量黑洞演化等核心问题提供了关键证据。

尽管部分细节仍存争议，但这一发现无疑推动了天文学前沿研究，标志着人类对宇宙奥秘的探索迈出了重要一步。

超级黑洞诸多未解之谜

例如哈勃的史密松天体物理中心的科学家，发现存在质量较为庞大的活动星系，最为遥远的星系核能够追溯到宇宙诞生后大约12亿年。

不同星系中超级黑洞质量差异较大。

如M60 - UCD1星系内部存在一个质量达到2100万太阳质量的超大质量黑洞，而银河系中央黑洞的质量仅为400万个太阳质量，M60 - UCD1星系比银河系小大约500倍，但黑洞质量占到了星系质量的15%，说明小星系中也可能隐藏大质量黑洞。

形成原因恒星吞噬说：超级黑洞以吞噬宇宙中的恒星而形成，它可以吞噬宇宙中所有的恒星，甚至是整个太阳系、银河系。

气云萎缩说：气云萎缩成数十万太阳质量以上的相对论星体，该星体会因其核心产生正负电子对所造成的镜像扰动而开始出现不稳定状态，并会直接在没有形成超新星的情况下萎缩成黑洞。

高密度星团说：涉及高密度星团，其副热容会促使核心的分散速度成为相对论速度，进而形成黑洞。

大爆炸瞬间说：在大爆炸的瞬间从外压制造出黑洞。

恒星爆炸连锁反应说：研究小组通过X射线观测发现，在距地球1200万光年的M82星系中，有两个中等大小的黑洞存在，它们的位置接近该星系的中心。

这两个超级黑洞很有可能是一连串的恒星爆炸所产生的连锁反应形成的紧凑、质量巨大的超级黑洞，然后慢慢坍缩成中等质量的黑洞，该星团随后下沉到该星系中心，逐渐演变成为超级黑洞。

特性密度特性：超大质量黑洞平均密度可以很低，甚至比空气密度还要低。

这是因为其半径与其质量成正比，而密度则与体积成反比，由于球体体积与半径立方成正比，质量差不多以直线增长，体积增长率更大，所以密度会随黑洞半径增长而减少。

对星系形成的作用：黑洞强大的吸引力间接帮助了星系的形成，恒星不能靠近黑洞，久而久之形成了太阳系、银河系等。

例如美国宇航局的科学家通过费米伽马射线望远镜观测到银河系中央出现了神秘的气泡，可能与银河系中的超级黑洞有关。

相关未解之谜费米气泡之谜：美国宇航局通过费米伽马射线望远镜观测到银河系中央出现对称的伽马射线气泡，跨度达到3万光年，而银河系直径才10万光年左右。

对于费米气泡的形成机制，科学家提出了一些模型，如银河系中央超大质量黑洞形成的巨型喷流，黑洞在其两极附近可形成接近光速的物质喷射；

或者黑洞周围聚集大量气体，形成质量庞大而短命的恒星，这些天体形成超新星爆发形成费米气泡等，但这些模型都不完美，其形成机制仍然不确定。

吞噬能力之谜：超级黑洞靠着吞噬宇宙中的恒星形成巨大体积，但为什么具有如此大的吞噬能力，目前还不得而知。