9-1 24 Mar 21 Journey to a Black Hole (120 min)

好久沒(méi)看了，重新看，還真有點(diǎn)犯困，主要是大部分內(nèi)容都是重復(fù)的，主要還是畫(huà)面比較震撼，但是畫(huà)面其實(shí)很多也是重復(fù)的了。

這集主要是那個(gè)著名的甜甜圈黑洞照片，節(jié)目里的兩個(gè)嘉賓清楚地記得看到照片的時(shí)候在做啥。m87 的 jets其實(shí)是分段的，就像是一節(jié)一節(jié)顏色不同的高速列車(chē)?？茖W(xué)家根據(jù)這些變化，就可以測(cè)算出噴射的速度，看起來(lái)是超過(guò)了光速，實(shí)際上是因?yàn)閲娚涫浅虻厍虻?，是一種錯(cuò)覺(jué)，實(shí)際上就是接近光速的速度。m87里面有大量的紅矮星，red and dead，上億年都沒(méi)有形成新的恒星。吸積盤(pán)accretion disk上是大量的塵土和氣體，摩擦產(chǎn)生大量熱量，發(fā)光發(fā)熱，達(dá)到一定程度就會(huì)爆發(fā)能量光束。能量光束穿越星系，撕開(kāi)大洞。恒星要想形成，必須得有冷卻的塵土和氣體，黑洞爆發(fā)加熱，并不是只是兩束光，雖然這兩束光看起來(lái)面積已經(jīng)很大，實(shí)際上是泡泡一樣膨脹，周邊的塵土氣體都被加熱，恒星失去了形成的條件。

為什么 m87 看起來(lái)這么大？其實(shí)就是形成的過(guò)程中一直在吃，吃的是別的恒星。關(guān)于黑洞吃飯，基本是吃飯打嗝休息，但是有的也比較規(guī)律，一天吃三頓，哈哈，那周?chē)暮阈钦媸堑姑沽?。m87 屬于一直在吃，但是爆發(fā)的比較少。兩個(gè)星系的黑洞會(huì)不會(huì)合并？?jī)蓚€(gè)黑洞會(huì)圍繞共同的重力中心旋轉(zhuǎn)，非常接近以后就不再接近，到達(dá)一種 final parsec problem的階段，這時(shí)候如果有第三個(gè)小一點(diǎn)黑洞在附近出現(xiàn)，跟兩個(gè)大黑洞產(chǎn)生互動(dòng)，帶走一部分能量，兩個(gè)大黑洞就會(huì)繼續(xù)接近，融合，爆發(fā)，將第三個(gè)小黑洞甩走。

黑洞的轉(zhuǎn)速有多快？一個(gè)黑物體邊緣都是發(fā)光的吸積盤(pán)，觀測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)在是有點(diǎn)難。但是有的科學(xué)家比較幸運(yùn)，他們觀測(cè)到有個(gè)物體每隔 130秒閃爍一次，通知其他科學(xué)家都一起看看，閃了一年多。最終確定這是黑洞吸積盤(pán)的轉(zhuǎn)速，一個(gè)恒星被捕獲，這是每一次轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，地球觀測(cè)到的恒星被撕裂和吞噬。sofia 這個(gè)在飛機(jī)上的望遠(yuǎn)鏡，之前看到過(guò)。關(guān)于物體接近黑洞的時(shí)候，會(huì)被面條化，是因?yàn)閷?duì)于小型黑洞來(lái)說(shuō)，物體的重力中心范圍非常小，人的腳和人的頭所受到的重力差距可能相差幾百萬(wàn)倍，那是會(huì)被面條化的。但是對(duì)于 m87 這種super mass 的黑洞來(lái)說(shuō)，這種只占 1%，重力重心范圍超大，物體可以安全的接近，是真的可以看黑洞啊。但是實(shí)際上是不行的，以為實(shí)在是太亮了啊，比我們的太陽(yáng)還要耀眼上億倍，我們?nèi)祟?lèi)是根本扛不住的。關(guān)于 event horizon，到底能不能安全通過(guò)。廣義相對(duì)論認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題，物體根本意識(shí)不到自己已經(jīng)不能回頭。量子力學(xué)認(rèn)為不可能，里面有個(gè)能量防火墻，一切都會(huì)灰飛煙滅，但是信息會(huì)繼續(xù)保存在黑洞中。就像是一本被燒掉的書(shū)，只要追蹤每一個(gè)原子的軌跡，就可以還原信息。黑洞的中間就是奇點(diǎn)了，有個(gè)嘉賓說(shuō)，不要被名字嚇住，叫這個(gè)名字就是因?yàn)槲覀儾恢肋@是啥。一個(gè)質(zhì)量無(wú)限大但是卻幾乎沒(méi)有體積的地方。到達(dá)此處的物體也許會(huì)變成能量碎片，加入黑洞，也有可能會(huì)繼續(xù)前進(jìn)，穿越蟲(chóng)洞，到達(dá)黑洞的另外一個(gè)出口就是白洞，可能這就是另外一個(gè)平行宇宙。奇點(diǎn)收縮后也可能會(huì)大爆發(fā)，形成新的宇宙，也許我們的宇宙就是這么產(chǎn)生的。

9-2 31 Mar 21 Mission to a Comet

拍個(gè)探測(cè)器Rosetta到彗星67P去看一看，看看地球上的水是不是來(lái)自彗星，還有地球生命之迷。這些彗星通常都是在太陽(yáng)系的邊緣，那里溫度低，上億年都沒(méi)有什么變化，但是可能突然間受到其他行星的影響，主要是 Jupiter，體積大，彗星被吸引到太陽(yáng)系內(nèi)部。為了跟彗星會(huì)和，Rosetta 用了十年的時(shí)間，路線非常曲折。而且中間還有 31 個(gè)月是休眠狀態(tài)，因?yàn)闊o(wú)法充分利用太陽(yáng)能，不如直接休眠節(jié)省能量。Rosetta 被成功喚醒，科學(xué)家第一次看到了 67P 的樣子，像個(gè)小鴨子。分析成分表明，之所以是這個(gè)奇怪的形狀，是因?yàn)閮蓚€(gè)彗星低速相撞后，沒(méi)有粉碎對(duì)方，而是兩個(gè)黏在了一起。彗星的主要成份就是塵土和冰，接近太陽(yáng)的過(guò)程中，冰開(kāi)始融化揮發(fā)，這就是我們看到的彗星的尾巴。探測(cè)器分析了彗星上重水的比例，是地球的三倍，不同源。但是彗星上發(fā)現(xiàn)了分子以及生物能夠直接使用的 Phosphorus 磷，磷是恒星死亡的時(shí)候產(chǎn)生的物質(zhì)，比較稀少。探測(cè)器釋放了一個(gè)著陸器，設(shè)定好的計(jì)劃都沒(méi)用，著陸器著陸就摔倒了，摔倒后非常敬業(yè)地發(fā)了照片。探測(cè)器圍著彗星找了三個(gè)月都沒(méi)看到著陸器在哪里，如果不知道位置，那數(shù)據(jù)就沒(méi)有意義。最后還是一位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了著陸器的位置。探測(cè)器的人物完成后，也撞擊到了彗星上，給地球發(fā)回了更多的近景照片。這顆彗星每 6.5 年就會(huì)再來(lái)一次，還是挺頻繁的。

9-3 07 Apr 21 Secrets of the Sun

有個(gè)嘉賓說(shuō)太陽(yáng)就是個(gè)簡(jiǎn)單的洋蔥，結(jié)構(gòu)確實(shí)比較簡(jiǎn)單，但是非常有效強(qiáng)大。美國(guó)派出了一系列的探測(cè)器，24 小時(shí)觀測(cè)太陽(yáng)，可以為人類(lèi)活動(dòng)提供預(yù)警。我一開(kāi)始想，就八分鐘能做啥，其實(shí)并不是，高能量的粒子到達(dá)地球可能需要幾天，在外太空的衛(wèi)星以及宇航員需要做好準(zhǔn)備，因?yàn)樗麄儧](méi)有大氣層的保護(hù)。說(shuō)到探測(cè)器，日全食的時(shí)候，可以看到太陽(yáng)的表層，平常的時(shí)候看不到因?yàn)樘?yáng)實(shí)在是太亮，科學(xué)家說(shuō)我們又沒(méi)有耐心一年等兩次，所以就用個(gè)圓盤(pán)擋在探測(cè)器攝像機(jī)前面，哈哈，超級(jí)簡(jiǎn)單啊。科學(xué)家說(shuō)通常的想法可能是研究高端儀器忽略掉不需要的太陽(yáng)光，但是實(shí)際上擋上就行了。太陽(yáng)的表層是第四種物質(zhì) Plasma 等離子，就是液態(tài)的高能量。太陽(yáng)的表層和下層的轉(zhuǎn)速不相同，兩極和赤道的轉(zhuǎn)速也不同，這樣太陽(yáng)的磁場(chǎng)就長(zhǎng)期處于扭曲中，磁場(chǎng)相遇斷裂的時(shí)候就是Sun Flare太陽(yáng)耀斑。1972 年的時(shí)候太陽(yáng)耀斑爆發(fā)差點(diǎn)讓美國(guó)軍方認(rèn)為是太空有人在進(jìn)行核試驗(yàn)，幸虧誤會(huì)很快解除。太陽(yáng)大規(guī)模釋放能量的周期是 11 年，1989 年的大爆發(fā)造成加拿大大范圍停電。太陽(yáng)風(fēng)的動(dòng)力也是來(lái)自太陽(yáng)的強(qiáng)大磁場(chǎng)，距離太陽(yáng)最近的水星竟然是有水的，也是太陽(yáng)造成的，強(qiáng)大的能量粉碎了巖石，化學(xué)反應(yīng)形成了水，這些水就沉積在深邃的不見(jiàn)太陽(yáng)的峽谷中。到達(dá)地球的太陽(yáng)風(fēng)被地球磁場(chǎng)捕獲，磁場(chǎng)引導(dǎo)高能粒子到兩極，就是極光?？雌饋?lái)是很漂亮，實(shí)際上是地球磁場(chǎng)和太陽(yáng)風(fēng)戰(zhàn)斗的前線。上世紀(jì)七十年代發(fā)射的 Voyager 系列已經(jīng)飛出了太陽(yáng)系，回望太陽(yáng)系，能看到明顯的太陽(yáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的邊緣就是太陽(yáng)風(fēng)和宇宙射線的戰(zhàn)場(chǎng)。太陽(yáng)在高速運(yùn)行中，所以磁場(chǎng)一頭比較短，另外一頭比較長(zhǎng)。哇，想想看好壯觀啊，我們時(shí)時(shí)刻刻都漂浮在危險(xiǎn)的宇宙中，短短的幾千年，我們?nèi)祟?lèi)就從單純的太陽(yáng)崇拜，到探索宇宙的秘密，探索外星球。進(jìn)步確實(shí)是挺快。

9-4 14 Apr 21 Aliens of the Microcosmos

這集分兩次看的，中間隔了二十天，前面的基本已經(jīng)忘干凈了。人體的一半都不是我們自己，是細(xì)菌和病毒，有這么夸張？地球之前是沒(méi)有如此高的氧氣水平的，氧氣量的升高引起了森林大火，滅絕了那些不能使用氧氣的生物。微生物之間的合作，有了人類(lèi)的今天，既是我們的可靠盟友也是我們的危險(xiǎn)敵人。全球變暖，凍土融化，之前冷凍在凍土中的人類(lèi)和動(dòng)物尸體依然保存完整，其中包含的病毒經(jīng)歷了三萬(wàn)年的沉睡后，依然可以復(fù)蘇，繼續(xù)有效。2016 年凍土中含有的炭疽病毒殺死了一名兒童和 2000 多只馴鹿。人類(lèi)在地球的活動(dòng)給自己和其它生物帶來(lái)了危險(xiǎn)，外太空也不能避免?？苹米髌分薪?jīng)常描述人類(lèi)到達(dá)一個(gè)新世界，被新世界的病菌殺死，但是實(shí)際情況可能是我們才是那個(gè)殺手。人類(lèi)從月球探索任務(wù)中獲得的樣品上發(fā)現(xiàn)了地球上的病毒，這些病毒在太空中經(jīng)歷了兩年的輻射和氣溫變化，依然還活著。人類(lèi)在自己星球上保護(hù)環(huán)境的記錄不是特別好，在防止滅亡太空其它星球生物滅亡方面，得更加小心。

9-5 21 Apr 21 Curse of the White Dwarf

質(zhì)量高于 1.4 個(gè)太陽(yáng)死亡的時(shí)候變成黑洞，低于這個(gè)質(zhì)量的先變成紅巨星，體積可以達(dá)到原來(lái)的 100 倍，那恒星附近的行星還能繼續(xù)存在嗎？其實(shí)也是有可能的，取決于距離。等到紅巨星脫掉外面的殼，就是一顆白矮星。白矮星相比太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，比較穩(wěn)定，可以提供恒定的熱源，最終經(jīng)歷比宇宙還要長(zhǎng)的時(shí)間，會(huì)變成黑矮星。存在于雙星系統(tǒng)中的白矮星，另外一顆是還沒(méi)有死亡的恒星，白矮星會(huì)吸收對(duì)方的能量，每隔一段時(shí)間會(huì)爆發(fā)一點(diǎn)，多次爆發(fā)疊加留下多次痕跡，remnants的范圍更加廣闊一些。兩顆白矮星不斷接近最后融合，結(jié)果是爆炸釋放出大量射線，但是這個(gè)過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間。危險(xiǎn)的中子星和白矮星的結(jié)合，會(huì)產(chǎn)生更加危險(xiǎn)的磁星，轉(zhuǎn)速極快，強(qiáng)大的力量可以撕裂原子。白矮星一開(kāi)始在科學(xué)家的眼中是比較奇怪，現(xiàn)在科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們雖然小，但是非常重要，參與很多重要事件。

9-6 28 Apr 21 War of the Galaxies 我們銀河系的中心有些大質(zhì)量恒星來(lái)了就走，走了又來(lái)，軌道像是一個(gè)香腸，這不是我們星系的，而是過(guò)去另外一個(gè)星系和銀河系相撞后的結(jié)果，這些恒星的軌道被改變。銀河系是扁平的，但是邊緣像草帽一樣有起伏，這是銀河系和另外一個(gè)矮星系 Sagittarius 相撞后形成的，而且這個(gè)矮星系相撞的頻率會(huì)越來(lái)越快。伴隨著天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的進(jìn)步，會(huì)糾正我們過(guò)去的看法。以前以為不會(huì)跟銀河系相撞的大麥哲倫星系，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，里面的暗物質(zhì)是預(yù)想的兩倍，這個(gè)星系25億年以后會(huì)和我們相撞，不過(guò)這個(gè)比我們小，相撞之后主宰依然是銀河系。有一種情況，如果相撞的時(shí)候，在強(qiáng)大引力的互相作用下，太陽(yáng)系被甩出去，那地球上的我們就可以觀看兩個(gè)星系相撞的奇觀了，天空會(huì)非常明亮，充滿(mǎn)了星星。40 億年以后我們會(huì)和 Andromeda 星系相撞，對(duì)方比我們大，這次可是一場(chǎng)硬仗。兩個(gè)大質(zhì)量星系相撞，兩個(gè)黑洞都會(huì)吸收周?chē)臍怏w和塵埃，會(huì)釋放出 Jets，包含強(qiáng)大的能量，一秒鐘釋放出的能量可能就是我們太陽(yáng)一生釋放的能量。而且這個(gè)釋放并不是一秒鐘就結(jié)束了，可能會(huì)釋放上萬(wàn)年，上千萬(wàn)年，在 Jets方向上的生命迎來(lái)了終結(jié)?？茖W(xué)家觀測(cè)到有些星系非常巨大，考慮到宇宙的年齡，即使是合并也不能短時(shí)間內(nèi)長(zhǎng)到這么大。其實(shí)是可能的，第一，每次并不一定只有兩個(gè)合并，可能是多個(gè)星系合并。第二，宇宙是在膨脹中，之前星系互相之間離得更近，合并發(fā)生的更加頻繁。合并并不一定總是好事，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有個(gè)星系，恒星非常密集，中心的黑洞是理論的五倍大，旁邊就是罪魁禍?zhǔn)?。旁邊的星系質(zhì)量更大，把小小星系外圍的天體都給俘虜帶走了，只留下了一個(gè)大本營(yíng)。星系之間的碰撞，促進(jìn)了新恒星的形成，注入了活力。如果星系的位置比較特殊，正好在本地星團(tuán)的重力中心，在重力加速下，自身旋轉(zhuǎn)會(huì)越來(lái)越快，沒(méi)有辦法跟其他星系相撞。有個(gè)星系就是這種情況，已經(jīng)有千萬(wàn)年沒(méi)有形成新的恒星，星系里面一片紅光，只能走向死亡。

9-7 05 May 21 The Next Supernova

超新星爆炸好看有用還很危險(xiǎn)，能提前知道那是最好的。1987 年第一次用現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了超新星爆炸，而且還發(fā)現(xiàn)幾個(gè)小時(shí)前，觀測(cè)到了大量的中子nutrino, 爆炸中只有1%的能量體現(xiàn)在了爆炸造成的沖擊波上，剩余的大部分都在中子中，所以世界各地建造了多處可以觀測(cè)中子的檢測(cè)站。Betelgeuse 參宿四，這顆恒星有太陽(yáng)的 20 倍大，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它在變暗，距離太陽(yáng)系 550 光年，真的爆炸的話，對(duì)我們的影響不會(huì)太致命，但是在地球上的觀測(cè)得天獨(dú)厚，一次難得的近距離觀測(cè)的機(jī)會(huì)。但是對(duì)參宿四拍照后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，溫度沒(méi)有下降很多，只是部分變暗了，是恒星釋放的一些物質(zhì)遮住了恒星。不過(guò)這顆還是會(huì)爆炸的，預(yù)計(jì)是 10 萬(wàn)年以?xún)?nèi)，也可能是明天。恒星能夠保持現(xiàn)狀，是兩種力量均衡的結(jié)果，恒星內(nèi)部核聚變產(chǎn)生的向外的能量，恒星本身向內(nèi)的重力，兩種力量一直在拉扯中。質(zhì)量越大，核心越重，溫度越高，反應(yīng)越劇烈，壽命越短。等到恒星內(nèi)部開(kāi)始生成鐵的時(shí)候，恒星的生命就走到了盡頭，因?yàn)楹铣蛇@個(gè)元素不會(huì)產(chǎn)生能量，只會(huì)消耗能量，恒星會(huì)快速坍塌，然后反彈，這就是超新星。對(duì)地球海洋底部觀察，260 萬(wàn)年前地球上曾經(jīng)有iron-60 沉積，這只能是地球附近有超新星爆炸，當(dāng)時(shí)有三分之一的生物被滅亡。人類(lèi)的誕生，其實(shí)恐怕真的是一種偶然，智慧生命的出現(xiàn)有太多的不可控因素。剛才那個(gè)太遠(yuǎn)，還有離著我們比較近的，150 光年的 regasi，這是個(gè)雙星系統(tǒng)，白矮星和恒星，目前這倆還沒(méi)有互動(dòng)。但是伴隨著恒星走到盡頭，變成紅巨星，白矮星就要開(kāi)始復(fù)活了，吸收紅巨星的氣體，自己加速和發(fā)熱，釋放出能量，只是希望地球不要在這個(gè)能量的路上?？茖W(xué)家之前認(rèn)為 8 倍以上太陽(yáng)質(zhì)量的恒星就會(huì)爆炸，但是實(shí)際情況并不如此。有個(gè) 20 倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，突然有一天就消失了，研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)恒星越過(guò)了超新星爆炸的階段，直接形成了黑洞，跟恒星表面的 對(duì)流convection 有關(guān)，較輕的 hydrogen都被噴發(fā)走了，留下的都是比較重的物質(zhì)。大概有 30% 的大質(zhì)量恒星不會(huì)爆炸?？茖W(xué)的進(jìn)步一直在推翻以前的結(jié)論，我們對(duì)于宇宙的了解還是太少，也許一生都無(wú)法窮盡。里面有個(gè)嘉賓說(shuō)，還有很多工作沒(méi)有做，多多給我們預(yù)算吧。哈哈。

9-8 12 May 21 Secret Lives of Neutrinos

上世紀(jì)有一次科學(xué)家觀測(cè)到太陽(yáng)變暗，以為是太陽(yáng)要爆炸了。雖然我們有觀測(cè)太陽(yáng)的探測(cè)器，但是只能觀測(cè)表面，但是表面的粒子并不是最新的粒子。太陽(yáng)核心的粒子產(chǎn)生后，由于內(nèi)部密度太大，從中心到表面平均要經(jīng)過(guò) 30 萬(wàn)年，各種菜都涼了。但是 Nutrino 不受這個(gè)影響，接近光速，產(chǎn)生就可以逃出來(lái)?？茖W(xué)家測(cè)算中微子，但是結(jié)果又讓他們嚇一跳，中微子只有預(yù)測(cè)值的三分之一，難道太陽(yáng)真的要死了？進(jìn)一步觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，原來(lái)中微子在告訴運(yùn)行過(guò)程中會(huì)變形，有三種 Flavor，分別是 Electron，Muon 以及 Tau，科學(xué)家只是針對(duì)一種進(jìn)行觀測(cè)，所以是三分之一，調(diào)整參數(shù)以后，太陽(yáng)是正常的，危機(jī)解除。中微子質(zhì)量非常小，接近光速，可以穿越一切物體，每 100 億個(gè)中只有一個(gè)會(huì)被地球觀測(cè)到，用的方法是觀測(cè)中微子和水分子反應(yīng)后，生成的 Argon 的數(shù)量。世界上最干凈的水在南極洲，在那里設(shè)置了一個(gè)有九個(gè)足球場(chǎng)那么大的觀測(cè)站?？茖W(xué)家觀測(cè)到了一個(gè)中微子跟水分子碰撞后依然有接近光速的速度，根據(jù)中微子的飛行軌跡，找到了 60 億光年外的一個(gè)強(qiáng)大黑洞 Blazar，這個(gè)黑洞產(chǎn)生的能量束正好是地球的方向。大質(zhì)量恒星死亡的時(shí)候，核心快速坍塌，形成了中子星，產(chǎn)生了大量的中子和中微子，這些中微子帶有99% 的能量，以接近光速向外飛出，飛出的過(guò)程中點(diǎn)燃了恒星周?chē)臍怏w和塵埃，溫度達(dá)到一定程度就引起了爆炸。沒(méi)有中微子就有沒(méi)超新星，也就沒(méi)有人類(lèi)，我們身體中的鐵和鈣都來(lái)自于超新星。宇宙誕生后一切都是對(duì)稱(chēng)的，有物質(zhì)就有反物質(zhì)，兩種物質(zhì)的數(shù)量早期是一致的，在相遇湮滅的過(guò)程中，由于中微子改變狀態(tài)，讓物質(zhì)相對(duì)于反物質(zhì)有了一點(diǎn)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，累積下來(lái)就是目前所有的物質(zhì)，只占到宇宙質(zhì)量的 5%，剩余的都是暗物質(zhì)。那么暗物質(zhì)究竟是什么？中微子看起來(lái)是個(gè)可能。中微子不可見(jiàn)，數(shù)量巨大，存在的時(shí)間久，但是測(cè)算發(fā)現(xiàn)不是，所有中微子的數(shù)量加起來(lái)不過(guò)是暗物質(zhì)質(zhì)量的 0.5 到 1.5 之間，暗物質(zhì)依然非常神秘。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為中微子還有第四種狀態(tài)，Sterile，叫這個(gè)名字，是因?yàn)檫@種中微子跟所有物質(zhì)的互動(dòng)更加少。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)還沒(méi)有被其他實(shí)驗(yàn)室重復(fù)，但是已經(jīng)給其他實(shí)驗(yàn)室提供了研究方向。

9-9 19 May 21 Birth of the Monster Black Holes

宇宙早期的大黑洞，能達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的上億倍，這種怪物是如何形成的？黑洞大概可以分成三個(gè)等級(jí)，小的 stellar 黑洞，中間類(lèi)型，以及1000倍太陽(yáng)以上的超大黑洞，宇宙中比較常見(jiàn)的是第一種和第三種，就像人類(lèi)中只有兒童和成年人沒(méi)有青少年，確實(shí)有點(diǎn)奇怪。可能是超大恒星死亡后形成的黑洞，不太可能，沒(méi)有那么大的恒星，而且超新星爆炸后大部分物質(zhì)都會(huì)被噴發(fā)出去，只有少量物質(zhì)會(huì)形成黑洞?？赡苁翘囟l件下，氣體直接坍縮形成了黑洞，這種情況要求兩個(gè)臨近的星系，一個(gè)還沒(méi)有形成恒星，另外一個(gè)已經(jīng)形成恒星，年長(zhǎng)的釋放輻射干擾年輕星系中恒星的形成，當(dāng)氣體累積到一定程度的時(shí)候，會(huì)直接快速坍塌形成黑洞。即使是這種沒(méi)有損失質(zhì)量的也無(wú)法直接形成超級(jí)黑洞。引力波的發(fā)現(xiàn)，讓科學(xué)家確信，兩個(gè)星系是可以融合的，兩個(gè)星系的黑洞也是可以融合的。即使是這樣，黑洞要長(zhǎng)到超級(jí)黑洞也很費(fèi)事，而且黑洞的融合并不是那么容易的。兩個(gè)黑洞圍繞共同的重力中心旋轉(zhuǎn)，它們必須降低速度才可以繼續(xù)靠近，方法就是把星系中的其他形體一批一批扔出去，直到速度降下來(lái)兩個(gè)黑洞靠近。這個(gè)過(guò)程可能要持續(xù)幾十億年，而且即使是所有其他形體都被扔出來(lái)了，二者之前的距離可能還有三光年，這叫 parsec 問(wèn)題。解決的方法就是再來(lái)一個(gè)小黑洞，在互動(dòng)過(guò)程中，小黑洞被兩個(gè)大黑洞拋出去，失去的能量讓兩個(gè)大黑洞的速度進(jìn)一步降低，完成融合。還有一種方式就是黑洞靠吸收氣體長(zhǎng)大，其實(shí)這種也不太可能長(zhǎng)太快，因?yàn)槌缘奶煲蜞?，?huì)減緩長(zhǎng)大的速度。最后一種磁場(chǎng)力量的比較可行。宇宙誕生后，充滿(mǎn)了帶電的粒子，有電就有磁場(chǎng)，而且是強(qiáng)大的磁場(chǎng)。這些磁場(chǎng)構(gòu)成了宇宙的骨架，引導(dǎo)物質(zhì)向磁場(chǎng)更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)沉積，所以在這些節(jié)點(diǎn)上就堆積了大量的物質(zhì)，形成了超大黑洞。

9-10 26 May 21 Gravitational Waves Revealed

引力波，看各位嘉賓的激動(dòng)和重視程度，這是個(gè)非常強(qiáng)大的新工具，相當(dāng)于給人類(lèi)多了一種 vison，有個(gè)嘉賓說(shuō)想想看你生在多么幸運(yùn)的一個(gè)時(shí)代。不得不說(shuō)，你們天文工作者，真是太容易滿(mǎn)足了。ligo探測(cè)到的是170 億光年以外，兩顆黑洞的融合，融合后形成了一個(gè) 140 倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。宇宙中能量巨大的 gamma 射線，通常只會(huì)出現(xiàn)幾秒鐘就消失了，因?yàn)榘l(fā)光，所以不是黑洞融合造成的。通過(guò)引力波去研究，確實(shí)是兩個(gè)在合并，是兩個(gè)質(zhì)量巨大磁場(chǎng)強(qiáng)大的中子星，合并的過(guò)程中磁場(chǎng)扭曲，卷入其中的粒子的速度接近光速就爆發(fā)射線。大質(zhì)量的物體運(yùn)動(dòng)和合并都會(huì)產(chǎn)生引力波，數(shù)量非常多，但是到達(dá)地球的時(shí)候會(huì)非常微弱，探測(cè)困難，有個(gè)辦法就是檢測(cè)脈沖星的活動(dòng)。脈沖星的閃爍非常穩(wěn)定，如果出現(xiàn)了波動(dòng)就是受到了引力波的影響?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)區(qū)域內(nèi)幾十個(gè)脈沖星都有波動(dòng)，他們是受到了幾百個(gè)引力波的影響，這些黑洞融合處于不同的階段，兩個(gè)黑洞融合可能需要上億年的時(shí)間。大爆炸之后宇宙快速增大，速度超過(guò)了光速，這是空間的速度，稱(chēng)為暴脹 inflation，這個(gè)理論尚未被證實(shí)。南極的觀測(cè)站認(rèn)為他們觀測(cè)到了暴脹的證據(jù)，天文學(xué)家非常振奮，幾個(gè)月后發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，那些看起來(lái)的分布證據(jù)是宇宙中的星云的扭曲效果。暗物質(zhì)究竟是什么，是一種物質(zhì)還是多種物質(zhì)？有一種猜測(cè)是他們是非常小的黑洞，這個(gè)也需要引力波去研究證明。還真是個(gè)非常萬(wàn)能的工具。

9-11 02 Jun 21 Mystery of Alien Worlds

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了4000多顆地外行星，有沒(méi)有適合居住的？嘉賓說(shuō)就跟那約會(huì)軟件一樣，這個(gè)太熱，那個(gè)太冷，這個(gè)太遠(yuǎn)，那個(gè)太近，這個(gè)水太少，那個(gè)水太多。我們是按照我們地球和太陽(yáng)系的模式去找地外行星，結(jié)果發(fā)現(xiàn)宇宙還真是很有多樣性，各種個(gè)樣的。太陽(yáng)系中只有地球是有一個(gè)衛(wèi)星的，其他的星球都有多個(gè)。有個(gè)木星那么大的氣態(tài)行星離著自己的恒星特別近，而且還潮汐鎖定了，正面是4000度，足以融化鋼鐵，背面是2700度，由于巨大的溫差，背面的天空下的是iron rain。一位嘉賓說(shuō)我小時(shí)候看到科幻小說(shuō)說(shuō)天空下鐵雨，我想肯定不可能，現(xiàn)在看來(lái)，對(duì)于宇宙來(lái)說(shuō)，一切皆有可能。地球上最高風(fēng)速是每小時(shí)250英里，在這個(gè)星球上是每小時(shí)11000英里，瘋狂的世界啊。我們地球如此正常，才是不正常的。有的恒星周?chē)腥齻€(gè)super-puff的行星，密度非常低，扔到大海里能飄起來(lái)的那種，固態(tài)核心很小，外面都是氣體。推測(cè)之前這三個(gè)應(yīng)該是在遠(yuǎn)離恒星的地方形成的，形成以后受到強(qiáng)大引力的影響，向恒星靠近，靠近的過(guò)程中，外層的氣體會(huì)被大量快速蒸發(fā)。想想看，我們看到的是行星漫長(zhǎng)生命中的一個(gè)片段，星系并不是一直穩(wěn)定不變的。太陽(yáng)系剛剛形成的時(shí)候，是有上百個(gè)行星的，相互碰撞融合，才形成了現(xiàn)在八個(gè)的局面。地球叫這個(gè)名字還是名副其實(shí)的，因?yàn)榇_實(shí)是巖石星球，水只占地球質(zhì)量的0.05，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)水占70的星球，這個(gè)就有點(diǎn)太多了。太陽(yáng)死亡的時(shí)候會(huì)變成紅巨星，會(huì)吞沒(méi)周?chē)男行前ǖ厍?，那有沒(méi)有辦法擺脫？科學(xué)家觀測(cè)到有個(gè)幸存的行星，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這顆行星可能本來(lái)就不在爆發(fā)范圍，紅巨星變大以后，吸引了這顆行星靠近，躲開(kāi)了危險(xiǎn)，從此以后就只能靠白矮星取暖了，感覺(jué)前景不是很樂(lè)觀。