什么的黑洞 什么黑洞是什么
什么是黑洞
在日常生活中,随着社会网络的不断发展,有的就比较容易理解,有的不是很好理解,偶尔有时候会听见别人提到黑洞这个词语,那么什么是黑洞呢?
黑洞(英文 Black Hole)是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
2、 1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
3、 黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来得出,还可以取得其位置以及质量。
4、 北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世,该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。
5、 北京时间3月24日晚10点,中国科学家参与的事件视界望远镜(ETH)合作组织公布最新研究成果 偏振光下M87超大质量黑洞的影像。
关于什么是黑洞的相关内容就介绍到这里了。
宇宙中最神秘的天体黑洞(一),什么是黑洞
在宇宙中,如果要说出一种确定已经存在,并且有神秘色彩的事物,那一定就是黑洞了。
用简单的话来形容黑洞,黑洞是一个极具攻击性的神秘天体。黑洞神秘之处在于无人知晓它的内部构造,黑洞攻击性在于,所有在黑洞周围的物体都会被其吞噬,即使是光也不例外。
黑洞最早是由一位德国的天文学家所发现,而这位天文学家能够发现黑洞,离不开爱因斯坦对天文学做出的贡献。
牛顿认为惯性是物体的属性,质量越大的物体惯性也就越大,即质量是描述物体惯性大小的物理量。牛顿第一定律指出物体的惯性不会由物体运动状态变化而变化,即惯性不变定律。该定律在很长一段时间内人们都认为绝对正确。
直到19世纪末,科学家发现高速运动的微观粒子发生的现象,经典力学却无法解释,人们也开始对经典力学的正确性产生了怀疑。
这时爱因斯坦提出狭义相对论,他指出当物体高速运动时,物体的质量就会随速度的变大而变大。在这之后他又提出了质量和能量可以相互转化,既能量等于质量乘以光速的平方。这表示,有质量的物体如果想要达到光速,所需的能量就需要接近无限大。故有质量的物体不会达到光速
当一个天体的第一宇宙速度达到或超过光速时,该天体就可以捕捉周围所有的物体。既使光也可以被捕捉。这类天体就是我们所说的黑洞。
什么是“黑洞”?
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问题描述:
谢谢大家!
解析:
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体 它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小于一特定值(天文学上叫“施瓦氏半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指任何物质一旦掉进去,就再不能逃出,包括光。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。
那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压以吞噬物体,从而形成黑洞,详情请看宇“宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小,它可以缩小到一个奇点。
黑洞吸积
Ramesh Narayan、Eliot Quartaer 文 Shea 译
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。
然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子.
爆炸的黑洞
黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此语言时,整个科学界为之震动。黑洞曾被认为是宇宙最终的沉淀所 没有什么可以逃出黑洞,它们吞噬了气体和星体,质量增大,因而洞的体积只会增大,霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量,这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。
奇妙的萎缩的黑洞
当一个粒子从黑洞逃逸而没有偿还它借来的能量,黑洞就会从它的引力场中丧失同样数量的能量,而爱因斯坦的公式E=mc^2表明,能量的损失会导致质量的损失。因此,黑洞将变轻变小。
沸腾直至毁灭
所有的黑洞都会蒸发,只不过大的黑洞沸腾得较慢,它们的辐射非常微弱,因此另人难以觉察。但是随着黑洞逐渐变小,这个过程会加速,以至最终失控。黑洞委琐时,引力并也会变陡,产生更多的逃逸粒子,从黑洞中掠夺的能量和质量也就越多。黑洞委琐的越来越快,促使蒸发的速度变得越来越快,周围的光环变得更亮、更热,当温度达到10^15℃时,黑洞就会在爆炸中毁灭。
黑洞是什么 黑洞的详细资料
甚么是黑洞
黑洞是一个时空的黑暗区,由一些质量颇大的星体经重力塌缩后所剩馀的东西,是一个重力极大的天体。视界内任何物质都不能从里面跑来,甚至是光都不例外,所以是一颗渿黑的天体,因而得名为黑洞。因为无法从可见光这途径看到黑洞,所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物质所释放的辐射来确定它们的存在。
黑洞的形成
当一颗质量相当大的星体的核能耗尽后(巨大的恒星 质量是太阳质量的八倍以上)死亡时,恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸,没有辐射压力去抵抗重力,平衡态不再存在,这星体将全面塌缩,成为中子星。若其中子星的总质量大于三倍太阳的质量,那么连中子简并气体压力也不能平衡重力,星体将塌缩至它的重力半径范围之内。这时,引力之大足以使一切粒子,都被引回星体本身,不能逃脱。
黑洞的界限
当一个黑洞形成后,塌缩还会进行下去,所有物质会无可避免,所有质量将集中在一个非常细小的质点,称为奇点。黑洞的表面层称为事件穹界。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去,它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论,光速是速度的极限。重力庞大得连光线也逃不出去,这个连光线也逃不出去的面,称为事相面。光线和任何物质都只能从事相面外部进入其内部,而无法从里边逸出。这个事相面的里边就是黑洞。
探索的黑洞
黑洞不发光,所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论,当周围的物质被吸引时,就会透露出黑洞的存在。如果一对双星中的伴星是黑洞,那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。当吸积环的物质被吸入黑洞时,因摩擦而引起高温,而放出X光线。于是我们就能将重点放于X射线密近双星上。
黑洞是一个大质量恒星死去后的残骸,是一个重力极大的天体。
黑洞内任何物质都不能从里面跑出来,甚至是光都不例外,所以是一颗渿黑的天体,因而得名为黑洞。
黑洞之始篇——黑洞的形成
当一颗质量相当大的星体的核能耗尽死亡时,恒星的残骸可能会形成黑洞,而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸。
当恒星核的燃料耗尽,核反应停止,没有任何力足以去抵抗引力,平衡态不再存在,这星体将全面塌缩,成为白矮星,这是其中一种致密态,这种是以泡利不相容原理,电子(费米子的一种)便产生出一种巨大的内部量子压力,阻止了粒子继续压缩;
根据推算,白矮星不能支持大于太阳1.4倍(原恒星质量为太阳质量的十倍)的质量,如果大于这临界值,泡利不相容原理所产生的排斥力已不能再抵抗引力,恒星便可以违背泡利不相容原理继续压缩下去,形成中子星——以中子之间的电磁力来阻止收缩;
但若超新星爆炸后残骸的总质量大于三倍太阳的质量,那么连中子之间的电磁压力也不能平衡重力,星体将塌缩至它的重力半径范围之内。
这时,引力之大足以使一切粒子,都被引回星体本身,化为体积为零的点——奇点,再也不能逃脱。
有些黑洞是在宇宙形成时亦跟著形成的,这些黑洞称为原初黑洞,这些黑洞的质量可以很低,在黑洞之消逝篇会向大家解释。
黑洞之结构篇——黑洞的边界和内部空间
当一个黑洞形成后,塌缩还会进行下去,所有物质会无可避免,所有质量将集中在一个体积为零的质点,称为奇点。
黑洞的表面层称为事件穹界(视界),而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦西半径。
任何物质要从黑洞的史瓦西半径跑到外面去,它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论,光速是速度的极限。
重力庞大得连光线也逃不出去,光线和任何物质都只能从视界外部进入其内部,而无法从里边逸出。
这个视界的里边就是黑洞,所以视界便是黑洞大小的边界象徵。
黑洞之种类篇——黑洞无毛?
目前公认的理论认为,黑洞只有三个物理量有意义 质量、电荷、角动量(转速)。
也就是说 对于一个黑洞,一旦这三个物理量确定下来了,这个黑洞的特性也就确定了,这称为黑洞的无毛定理。
由于黑洞一定有质量,所以可造成不同类形黑洞的因素只有电荷和角动量,黑洞因而可以只分为四类
没有旋转和没有电荷的黑洞 史瓦西黑洞,这是一种理想化的黑洞,实际上应该没甚么可能会出现;
有旋转但没有电荷的黑洞 克尔黑洞,这种黑洞应该最为普遍,因为星体的收缩会加速旋转,而大部分星体都会自转,所以会自转的黑洞也应该也很多;
没有旋转但有电荷的黑洞 带电黑洞,虽然黑洞保留部分原恒星电荷,但由于黑洞可以在很短的时间里捕获足够另一电荷的粒子而成为电中性,所以一个这种黑洞的电量亦小至可以完全忽略其天体物理效应;
有旋转和电荷的黑洞 克尔-纽曼黑洞,由于电荷的影响极微,所以它亦可看作克尔黑洞来处理。
黑洞之消逝篇——黑洞会蒸发
因为宇宙的扩张,温度便会下降,根据热力学,温度较高的物体的能量会流向温度较低的物体。
由于黑洞也有温度,根据量子力学的测不准原理,黑洞的质量会慢慢地以霍金辐射的形式离开黑洞,黑洞便会缩小和减少质量,所以当黑洞中的所有物质都离开了黑洞后,黑洞便会消失。
以现今的宇宙整体温度来说,只有质量小于月球的黑洞才能散失能量,而其他黑洞都是在吸收宇宙的能量而增大自己的尺度。
黑洞之死亡篇——黑洞的消失
黑洞蒸发到后期会加速进行,以至于在一次像是猛烈的放射后消失殆尽。 黑洞的其中一个性质是温度和质量成反比。
当黑洞的质量去到小行星那么低时,温度便有6000度,并放出可见光; 当黑洞的质量去到十亿吨(大约为一座山的质量)时,大小只有一个质子般,温度便高于10^12度,这时的辐射便是由伽玛射线光子和大质量基本粒子混合组成;
当黑洞的质量去到很低时,黑洞便会以剧烈的爆发来了结自己的生命,而它在最后0.1秒里释放的能量相当于一百万颗百万吨级氢弹。
如果你接近黑洞的中心,黑洞的引力效应——「潮汐力」,会把任何物体撕碎,这过程称为意大利粉化。
会通去边
正常来说是不能通到其他地方的,只会坠入黑洞奇点,成为黑洞的一部分。
但亦有人认为坠入黑洞后会穿过虫洞(又称灰道)并由称为「白洞」的地方出来。
简单的来说,白洞可以说是时间呈现反转的黑洞。
进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。
由于具有和「黑」洞完全相反的性质,所以叫做「白」洞。
目前天文学家已经实际找到黑洞,但白洞并未真正发现,还只是个理论上的名词。
所以白洞的存在性还有待商确……
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