弹弓一直被认为是小朋友的玩具,可实际上有一种弹弓却是科学家的玩具,这就是著名的引力弹弓,引力弹弓的存在,是实现宇宙航行的重要方式。
而我国科学家不仅十分熟悉引力弹弓,更是利用引力弹弓破解了一个重要的科学谜题,找到了全人类一直都没有发现的"中号"黑洞,令全世界哗然。
什么是黑洞
在很多科学杂志以及科幻片中,我们都听到过黑洞这个东西,那么什么是黑洞呢?就是一个黑色的洞吗?其实这不过是科学家为了方便大家理解所命名的特殊存在。
众所周知,无论是在我们生存的地球,还是其他星球上,都存在一个特殊的力量,这就是吸引力,越靠近星球,这股吸引力就越大,但在宇宙中,拥有吸引力的不止是各个星球,还有黑洞。
黑洞的概念最早出现在爱因斯坦的广义相对论当中,他认为黑洞是一种引力非常大的天体星球,由于引力实在是太大,就连光线都无法逃脱,没有任何色彩,所以给定义为"黑洞"。
那么为什么会出现黑洞呢?根据猜想,黑洞的出现是因为一颗星球"死亡"后,由于内部缺乏足够的能量,导致星球不断向内部坍塌,最终形成了一个具有超级引力的特殊星球。
黑洞每天吞噬的能量和质量非常夸张,有的黑洞一天就可以吞噬相当于一个太阳的质量的物质,这也意味着如果没有足够大的质量或者足够快的速度,几乎完全无法逃脱黑洞的"吸收"。
虽然在我们所接触的各类插图中,黑洞都是以一个黑色的洞的形象出现,可实际上黑洞是无法被"直接"观察到的,只能通过黑洞周围出现了特殊的物质运动轨迹才能够确定这里出现了黑洞。
例如世界上第一张黑洞的照片,就是通过拍摄黑洞周围物质被吸收所产生的特殊光线,来具体形成黑洞的照片。
不过有一个现象让不少科学家都十分的疑惑,那就是目前所观察到的黑洞,基本上都是两个极端,一种是类似五环大小的小型黑洞,也被叫做恒星级黑洞,另一种则是足足有整个太阳系大小的超大黑洞。
难道黑洞的大小是"天生"的,要么是小型黑洞,要么是大型黑洞吗?黑洞是否可以通过吸收等方式来逐渐"长大"呢?在没有观察到两者中间大小的黑洞前,所有科学家只能通过猜测的方式来判断。
只不过在2023年,这个讨论终于有了结果,因为我国发现了一个"中间宽"的黑洞,这个黑洞的存在,足以证明黑洞是可以逐渐长大的,而不是从出现开始就被"规定"了大小,那么这个"中等型号"的黑洞究竟是如何发现的呢?
引力弹弓
在科幻作者刘慈欣的作品中,曾提出过引力弹弓的概念,那就是在飞船在航行过程中,遇到星球一定会受到其引力的影响,这个时候飞船就可以旋择围绕星球进行飞行,就像是一个溜溜球一样不停的转动。
这个时候飞船不仅不需要对抗星球的引力,还可以通过引力实现加速度,等到速度足够的时候,飞船就可以挣脱引力,在宇宙中继续飞行,且还能获得非常强大的加速度。
与此同时,引力弹弓还有另一种方式,那就是一颗星球在受到引力的吸引时,会对周围的星球产生一种反向的引力,将另外一颗星球"推"出去,而这次我国观察到中等型号的黑洞时,正是通过观察到这种特殊的引力弹弓,随后推断出了黑洞。
我国通过两个重要的"武器",郭守敬望远镜和盖亚望远镜,成功的从宇宙中捕捉到一颗运行速度非常快的恒星,这颗恒星的出发点,是球状星云M15,它在宇宙中的运行速度达到了550公里/秒。
一颗恒星本身是无法达到这种速度的,想要让一颗恒星达到这种速度,背后的始作俑者定然是一个黑洞,且这个黑洞必须达到1000倍左右的太阳质量,才能有如此的能力。
于是我国科学家通过再次观察,终于确认这颗星球原本并不是"孤单一人",它有一颗和它差不多的伴生星球,在这两颗星球遭遇黑洞的时候,由于另外一颗星球率先被吸引,因此产生了巨大的引力,才让这颗星球以超高的速度在宇宙中航行,颇有一种"流浪地球"的感觉。
其实能够顺利观测到这个黑洞,并确定恒星航行是由黑洞所引起的,主要原因在于我们现在已经熟练掌握了引力弹弓的理论,并将其运用到了发射探测器的工程上。
早在1977年发射的旅行者一号,就使用了这个技术顺利的冲出了太阳系,当时为了达到冲出太阳系的目标,研发团队可谓是绞尽脑汁,如果想要达到这种旅行距离,定然需要足够的燃料来持续加速,可一旦这么做,探测器本身的体积就会偏大,导致需要消耗更多的燃料才行。
面对这个问题,当时的科学家就提出了引力弹弓的概念,只要运用得当,不仅可以节省大量的燃料,还可以实现更高的加速度,于是旅行者一号便借助木星的引力,顺利完成了这项壮举。
那么这次观察,究竟会给我国带来怎样的改变呢?
对人类科技发展的帮助
其实在我国一开始公布这次观察结果的时候,立刻就遭到了来自多个国家的质疑,毕竟我国在该方面的发展一直处于劣势,发展的时间也不够长,整体处于落后状态。
但发展的时间短不代表水平低,在我们拿出足够多的数据后,其他国家只能选择承认我国的观察结果是正确的,这是我国在天文学话语权方面首次占据了主导地位。
可实际上,我国在天文观察方面早就取得了世界领先水平,这一切都要得益于郭守敬望远镜的出现,正是这款望远镜,让我国观察到了更多的数据,目前,我国已经观察到超过千万条恒星光谱,占到了全世界观察量的70%以上。
那么这项成果对人类究竟有多的帮助呢?
首先,我们对这个宇宙越了解,在未来的发展中越顺利,以目前的情况来看,人类向外太空发展已经是既定的发展轨道,而想要更好的发展,就必须对宇宙中最大的危机:黑洞有足够的了解。
由于黑洞很难直接发现,因此我们在前往宇宙的过程中,就很有可能遇到黑洞,这个时候想要让飞船离开宇宙会变得非常的困难,即使侥幸逃脱,也有可能消耗掉飞船中所有的燃料,而没有燃料的飞船注定只能在宇宙中漫无目的的漂泊,直到里面的人全部死亡。
但在我们对黑洞足够了解之后,我们就有可能想到应对黑洞的方式,以这次观测到的恒星逃离为例,如果我们的飞船在遇到黑洞的时候,是不是也可以抛弃一个同等质量的物体,在避免被黑洞吞噬的同时来获得足够的加速度呢?
如果我们抛弃的物体质量甚至超过我们的飞船本身,是不是可以获得更高的加速度呢?
假设这个理论成立,那么我们的飞船完全可以向导弹一样使用分阶段的方式航行,比如我们前往的目的地中间有一个黑洞,我们没有必要躲避它,而是可以乘坐一个可以分体的飞船,这样在遇到黑洞的时候,抛弃掉提前准备好的物体,让它被黑洞吸收,而我们的飞船可以利用引力用更快的速度到达目的地。
一旦这种方式获得成功,那么我们的宇宙移民将变得更加的高效和安全,每一个黑洞都会成为的"加油站",让我们达到任何想要到达的地方,甚至我们还可以通过研究,反向推断出黑洞形成的真正原因,到了那个时候,我们或许可以人为制造出黑洞,或者将黑洞直接毁掉,以此来保证未来宇宙同行的安全性。
其次,了解宇宙黑洞也增加了我们探索宇宙文明的可能性,当一个区域内出现黑洞的时候,这里几乎可以直接断定不存在文明,因为弱小的文明会被黑洞所吞噬,强大的文明会选择直接逃离,因此那些有黑洞的地方,我们可以放弃探索。
虽然现在我们还没有真正接触到外星文明,但却从未停下寻找外星文明的脚步,随着我们的科技水平不停提升,我们和外星文明见面的日子指日可待。
结语:我国发现中等规模的黑洞,充分说明我国整体天文观察水平在稳定提升,并且已经达到了世界前列,有了这一次的数据参考,我们未来的天文水平还会获得一个质的飞跃。
不仅如此,凭借这次数据,我国在未来天文学的话语权还会越来越高,这对我国的航天事业发展也有很大的帮助,如果继续发展,我们还会发现这个宇宙中更多的"秘密"。