| 面对未知的宇宙， 人类永远是个好奇的孩子。  “不得了，天文知识增加了！”【第26期】 Q1： Jason【提问】不是说引力是空间扭曲产生的吗，那黑洞的空间得扭曲成什么样？A： 的确，在爱因斯坦之前，人们通常认为引力是一种真正的“力”，就像磁力、电场力一样，是由场传播的。但爱因斯坦在广义相对论中提出，引力其实不是一种真正的力，而是空间扭曲的表现。就像把小球扔进一个弯曲的碗，小球自然会滑到碗底。物质沿着弯曲的空间前进，也会到达空间中特定的位置。在我们看起来，就像是被引力吸引过去了一样。  地球也会造成空间的扭曲，但这种扭曲要比黑洞小得多。 / NASA 根据广义相对论的计算，天体的质量越大，带来的空间扭曲就越大，“碗底”就越深。在黑洞中心，这个“碗底”会变得无限深，就像一口无限深的井——它也因此得名“无限深势阱”。这里是数学意义上的“无限”：引力势阱无限深，物质密度无限大。这里的性质太过奇怪，就连广义相对论的公式，在黑洞中心都无法使用了。这个奇怪的点就被称为“奇点”。  对空间的扭曲程度（造成势阱的深度）示意图。从左至右分别为普通恒星、白矮星、中子星、黑洞。 / 网络 显然，科学家并不想见到自己的理论里有这种奇怪的东西。因此，在广义相对论提出后这近一百年里，有无数科学家曾经试图解决这个问题。通过融合广义相对论和其它理论，科学家们成功地提出了没有“奇点”的黑洞模型：在这些黑洞中心，引力势阱（也就是空间的扭曲）并不是无限深的，而是像一口深缸一样，存在一个平滑的“底部”。这些新理论在黑洞的中心不会失效，这些新奇而友好的黑洞就叫做“无奇点黑洞”。  M87中心的黑洞。2019年，这张人类历史上首张黑洞的照片发布，也是黑洞存在的直接证据 / EHT 当然，虽然我们已经确认了黑洞这一奇特宇宙天体的存在，但它的真实面目还有太多未知。要解决黑洞中心有没有奇点的争议，只能寄希望于未来人类技术的发展啦！ 【智能（zhàng）机器人：向天再借五百年！】 Q2： 佚名【提问】是不是所有星系中心都存在超大质量黑洞？ A： 并不。 首先我们了解一下两个关于黑洞的定义。一般认为，黑洞质量大于100万个太阳质量的黑洞叫做超大质量黑洞（Supper Massive Black Hole, SMBH)。比SMBH质量稍微小一些的是中等质量黑洞，它们的质量在100倍到100万倍太阳质量之间。  经过近两年的数据处理，2021年3月24日，偏振光下M87超大质量黑洞的图像发布，图中线条标记了偏振的方向 / EHT collaboration 其次，我们可以说几乎每个星系中央都有一个黑洞，但不能说每个星系都有SMBH。一个星系中央是否有SMBH受到很多因素的影响，其中最重要的因素是星系的质量。总地来说，越重的星系中间越有可能有超大质量黑洞。  电影《星际穿越》中黑洞的艺术化想象 / 《星际穿越》 按照美国密歇根大学天文学家Brendan Miller在2015年的研究，质量大于一千亿太阳质量的星系，中间几乎都有SMBH。而对于质量为一亿太阳质量的星系，中心有超大质量黑洞的概率只有五分之一左右。 【智能（zhàng）机器人：超大质量黑洞（SMBH），大星系身份地位的象征~】 Q3： 七夕蛤蟆【提问】有单旋臂星系这种东西吗QwQ？ A： 单悬臂星系当然存在，比如NGC4618，天文学家威廉·赫歇尔（William Herchel）早在1787年就发现了这个神奇的星系，但受制于当时的观测仪器他还没能观察到这个星系的特殊性（当时的天文学家甚至还只认为它是个星云）。  单旋臂星系NGC4618 / WIKI 一些研究认为，NGC4618的单旋臂结构可能是与NGC4625相互作用的结果，这种不对称的结构在许多存在相互作用的星系中十分常见。然而通过对中性氢的观测，却发现两个星系的气体交互十分有限，这意味着这种结构形态可能在两个星系开始相互作用之前就已经形成了，单旋臂形态或许也是星系演化过程中的一个阶段。 【智能（zhàng）机器人：三条腿的蛤蟆不好找，一根胳膊的星系到处是~】 Q4： BQZK【提问】如何通过天文研究获得诺贝尔奖？A： 由于诺贝尔奖本身没有设置天文学奖项，所以历史上的天文学家获得的都是诺贝尔物理学奖。至于如何通过天文研究获得诺贝尔奖，我想最为实际的方法是首先发表一篇具有影响力的论文，在此基础上就需要解决一些天文学领域十分重要或者基础的难题。好在宇宙足够浩瀚，留给人类的基础科学难题数不胜数，因此并不存在问题不够的状况。至于剩下的，就是耐得住性子好好做研究，以及活得足够久了。  由于科学发展的不断加速，诺贝尔奖得主从开始提名到获奖大多需要数十年的时间，因此不妨在每天研究之余，泡一杯枸杞，打一打太极，健康活到九十九，诺贝尔奖全到手。又或者，如果你有着一颗幽默的心，先去拿个搞笑诺贝尔奖也不错是吧~ 【智能（zhàng）机器人：不多说了，小天要去备战诺贝尔了。】  Q5： 杨峰【提问】根据什么判断鲍里索夫彗星来自恒星际空间，是奥陌陌之后的第二个星际来客，而不是来自太阳系边缘的奥尔特云？ A： 到目前为止，人类发现的从太阳系外闯入太阳系的天体只有“奥陌陌”(1I/Oumuamua)和鲍里索夫彗星(2I/Borisov)两个。在此之前也许还有其他闯入太阳系的系外天体，但是我们没有发现。由此可以延伸开一个问题，我们是如何在不接近它们的情况下确定一个天体是不是来自于太阳系外部的呢？  奥陌陌（Oumuamua）是人类已知的第一颗经过太阳系的星际天体，Oumuamua在夏威夷语中意为“侦查兵”或“信使”，2017年10月19日，它被科学家们发现。 / NASA  2I/Borisov是人类发现的第二个闯入太阳系的星际来客，2019年8月30日首次被乌克兰业余天文学家发现。2020年3月30日，哈勃太空望远镜的图像显示，彗星核心形状已经发生了变化，正在逐步分解之中。 / NASA 我们可以从开普勒第一定律扩展开去。除了椭圆之外，天体围绕中心天体运行的轨道还有抛物线和双曲线两种形式。轨道形式和天体的能量有关，天体相对于中心天体的引力势能和动能之和小于0的为椭圆，等于0的为抛物线，大于0的为双曲线。二者之和的意义可以简单理解为把天体拉到离中心天体无穷远处剩下的能量。这个结果如果小于0说明天体被拉到无穷远处具有的动能为负数（即需要倒过来给这一过程施加额外的能量），而大于等于0说明这个天体即使离中心天体无穷远仍然具有动能或刚好没有动能，而拥有这种能量的天体按人类目前对太阳系形成过程的理解是不会在太阳系内部形成的。  video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_2264164604295757826 鲍里索夫彗星的轨道，是一个自上而下穿过黄道面的双曲线。（视频里红色的是彗星的轨道） / 因此，我们一旦通过观测发现某个天体绕太阳的运行轨迹是抛物线或者双曲线，就基本可以断言这是一个来自于恒星际空间的天体。 【智能（zhàng）机器人：穿过你的生命我的轨迹~】 收获知识，收获快乐~  【不得了，天文知识增加了！】栏目Q&A： Q1. 没有被精选留言是否都能看到？ 当然啦，我们每周都会确定一次各平台的提问情况，并把问题汇总在一起。 Q2. 本期没有被选上的问题，是否意味着落选了？ 大家提出的所有问题都会进入我们的汇总题库，每期由小编从中挑选抽取。由于问题量大，可能偶有遗漏，大家请反复多次敲击我们。另外，问题的需求量、时效性和趣味性会被优先考量，同类问题我们也会作出一些筛选，还请小星星们耐心等待，或许哪一期就被翻牌子咯？ Q3. 提问的正确姿势是什么？ 姓名 +【提问】：我这么可爱选我的问题好吗？（大误） 1. 微信公众号： 在本条推送下留言，或以关键词【提问】为开头并发送你的问题到公众号后台。 2. 邮箱： 将姓名+问题发送至邮箱cinastronomy@163.com，邮件务必务必务必要注明【提问】哦。 3. 微博： 微博编辑#不得了，天文知识增加了！#并@中国国家天文，就可以进行提问啦。 下面是投票时间~ 《中国国家天文》将为由大家票选出的“最佳问题”提问者送出精美礼物一份【下期公布】！另外每位问题入选者都将收到《中国国家天文》当期杂志一本—— 【不得了，天文知识增加了！】第二十五期 “机智问题”获奖名单 最机智问题奖：袭月 【提问】如果月球碎成星环，地球会变成什么样子呢？ 另外几名提问者：幸福家园、外来的阳茗、林冰果、宛陵Louise 也将获得《中国国家天文》1月刊一本，请以上几位小星星在本条推送下留言联系我们领取礼品。 ——欲知更多天文内容，尽在《中国国家天文》1月刊——   点击“阅读原文”或 扫描二维码  点我，重温第25期 ——天文问题持续接收ing—— 感谢奇怪天文知识智囊库的倾囊相助 / 刘丰源 何治宏 猫又 徐鹏晖 科学审核 / 苟利军 策划 / 怀尘 编辑 / 怀尘 诺诺 中国国家天文 Chinese National Astronomy 微信号：chineseastronomy 《中国国家天文》杂志由国家天文台主办。 本刊面向广大公众，提供科学性、文化性、艺术性、收藏价值兼备的天文学内容及文化生活。 新媒体投稿：cinastronomy@163.com 纸刊订阅请访问公众号下方国天商城 |
