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什么是隐形黑洞,黑洞为什么看起来是隐形的

来源:整理 时间:2022-04-11 14:58:56 编辑:科技知识 手机版

黑洞是实体的么?

黑洞是实体的么

关于黑洞是什么?给你一个详细的解释:  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。  等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)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”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。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。  我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。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,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(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。

黑洞是不是暗物质?

黑洞是不是暗物质

自然界存在着两种基本的状态,其一是由离散的量子形成的空间,其二是由量子组成的封闭体系即物质。前者是物理背景,后者是物理对象。黑洞属于封闭体系的范畴,其特殊性在于封闭性较大。根据有机的观点,任何物体的封闭性都是介于0-1之间的,不存在绝对的黑体。所以,黑洞不黑,否则的话,也不可能对外形成引力场。至于暗物质,只是为解释偏离万有引力公式现象而特设的。

在科学史上,用特设外在的因素的方法来解释特定的物理现象,大都没有什么好的结果,最终都会由具体的物理机制所取代。如燃素说被氧化机制取代,灾变说被进化机制所取代。之所以会出现偏离万有引力公式的现象,是因为万有引力公式是基于空间平直的理想化公式,而现实是,巨大星系的转动会使其附近的空间部分地随之旋转,空间并非平直。

黑洞是什么形状的?

黑洞是实体的么

黑洞是一个点。【点】是0维的,把黑洞定义成点意味着它不包含任何结构信息。也就是说黑洞本身没有任何或复杂或简单的结构,没有纹理没有高低起伏,没有五彩斑斓,就仅仅是一个点。观测中,黑洞的射电成像是这样的:这个是M87黑洞的射电成像图,看起来像是一个甜甜圈。不过,我们看到的图中的亮的部分并不是黑洞本题,而是黑洞外的等离子体辐射出的电磁波,所以黑洞本身并不是一个甜甜圈形状。

由黑洞无毛定理可知:黑洞可以由几个简单的参数完整描述: 电荷量,自旋,质量。这三个物理量其实描述的是黑洞中心的点,也就是奇点。不过事实上,在史瓦西半径以内,所有信息和能量和物质都无法逃离。所以理论上我们根本无法知道黑洞内部是什么样子有什么结构。索性,我们就把理论上无法知道的东西定义成最简单的形式——点。

黑洞到底长什么样子?

黑洞是不是暗物质

黑洞到底长什么样子?这是一个好问题。因为一直以来连最大的科学家都不知道黑洞到底长啥样,更多的猜测黑洞只是宇宙中一个致密的小点,你看不见它,所以它是黑的;甚至因为黑洞的密度太大了,连它周围的光线都全部被吸引进去,没有光能跑得出来,所以它更是黑的。于是科学家称之为黑洞。(黑洞模型)许多人对今天将要公布的“第一张黑洞照片”有许多期待,但我是不以为意的。

因为以目前光学望远镜的水平,人类还不可能拍到真正的黑洞。能拍到的,充其量只是黑洞因为吸引其周围物质形成的巨大吸积盘,以及黑洞向外喷射的强大射线流。(想像图:黑洞造成的吸积盘与射线流)从天体学的角度,它们都是黑洞“视界”之外的东西。如果一定要说有什么惊喜,那很可能是科学家们发现了“视界”的边缘,就像下面这张图所显示的样子:(黑洞想像图)网络上有无数张黑洞的想像图片,没错,我们到目前为止看到的所有黑洞图片全都是PS出来的。

真正的黑洞照片应该是模糊不清,并且需要依靠箭头和解释才能让公众看明白:“哦!原来这表示有一个黑洞”。接着拿上面这张想像图来说,黑洞在哪里?是中间这个黑色的一片吗?不是。黑洞在这一个圆的正中间,它是一个看不见的点。黑色区域的边缘我们叫它视界,视界里边的光线跑不出来,所以它是黑色的;而在视界的边缘,因为黑洞强大引力的作用,从黑洞更远处射过来的星光被扭曲,就像是星光被透镜扭曲了一样,科学家们称之为“引力透镜”。

(强引力透镜效果,它被称为“爱因斯坦环”)根据爱因斯坦广义相对论,引力透镜是大质量天体对它周围时空扭曲的表现,引力透镜并不是真的光学透镜,光学透镜会把远处的平行光聚焦在一个点上,引力透镜则不会。所以天文学家们会根据观察引力透镜来判断一些大质量的天体,甚至找到一些很暗的大质量天体,比如中子星和黑洞。(一张受到引力透镜影响的遥远星系照片,不用箭头指示你肯定看不懂,就是指了你还是看不懂)那么,科学家通过引力透镜找到黑洞了吗?还没有。

要不然黑洞的照片早就公布了,也用不着等到今天,更不需要拿大量PS的图片来忽悠人。既然没有找到黑洞,为什么又坚称有黑洞,难道科学家们在骗人?这也不对,准确地说,科学家们通过计算,认为巨大质量的天体在它生命的末期,因为引力的坍塌,最后它的一大部分质量的物质会被压缩到一个极小的“点”,这个点到底有多小?没人具体知道,但根据计算的结果它有可能小到一个原子直径。

也就是“奇点”。你可以想象一颗原子大小的小球,那就是黑洞的模样了。我画不出来。真正从天文观测角度确定有黑洞,科学家们用的不是天文望远镜,甚至强大的射电望远镜都没到发现黑洞。科学家是通过利用引力波接收设备收到黑洞合并时发出的引力波信号,并通过对信号的分析计算,判断出那是黑洞之间的碰撞所发出的信号,由此确定宇宙中有黑洞存在。

银河系中心的超大黑洞是怎么形成的?

谢邀。这里是三童猜日,你说说,我说说,他说说,只要谁说的有趣,我们就相相边,顾盼一下,奏过热闹。银河系的超级黑洞,是永远不会死亡掉,它给宇宙般的存在一样而存在。其实就是这样,如同太阳当着地球的一面和地球的反面,地球的反面是黑暗的。当阳是东半球,反面就是西半球;当阳是西半球,反面就是东半球。与其而说,银河系的大黑洞,就是太阳系→银河系的反面。

至所谓黑洞,就是因为大宇宙的狂转,形成一种漩涡,其漩涡就是大黑洞的中心点,这一中心点也就是:太阳系→银河系的反面。这一反面,是如此黑大幕,茫茫一片;对着这一面,是沉死的一片。绝景就在于,狂转了的大合垅宇宙.把银河系的那块大黑幕,漩涡到了中心,那就是黑洞。由于受语言的制约,实在说不出个明了,但心里想象的这个图景,是何等的状观!。

既然黑洞看不见,那么凭什么说宇宙中存在黑洞?

黑洞是大质量恒星在生命末期形成的一种特殊天体,黑洞拥有我们宇宙中最强大的引力,强大到连每秒三十万公里的光都飞不出黑洞的魔掌,所以在可见光阶段是无法直接观测到黑洞的存在的。虽然黑洞无法被直接看见,但是因为黑洞有着巨大的引力,所以科学家如果看见一个天体围绕一个看不见的引力源运动,那么就能确定这个天体的周围存在一个黑洞,所以说黑洞的巨大引力反而“暴露”了黑洞的位置。

黑洞一词是由美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒发明的,但是最早意识到黑洞存在的是德国天文学家卡尔·史瓦西,史瓦西通过计算获得了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个结果表明如果把大量的物质集中于一点,那么这些物质就会被自身引力坍缩成黑洞。宇宙中的黑洞确实都是由大质量恒星坍缩而成的,我们都知道我们的太阳在生命会变成红巨星,而红巨星将来会变成白矮星,比我们太阳大一点的恒星在死亡后会变成中子星,而超过太阳质量8倍的恒星在死亡之后就会变成黑洞。

为何常见的只有较小和超大规模的黑洞?中等质量的哪去了?

黑洞诞生于垂死的恒星,而大多数黑洞的直径只有30公里,科学家们发现有些黑洞更为庞大,它们叫做“超大质量黑洞”。与整个太阳系的大小相当,甚至其中之一就潜伏在银河系的中心,我们的太阳系位于银河系之中,银河系由包括太阳在内的数10亿恒星构成,所有恒星都围绕着银河系中心的一片神秘区域旋转。银河系中心是“超大质量黑洞”位于夏威夷·莫纳克亚山的“凯克望远镜”,能够观测到银河系的中心,科学家用红外望远镜观测银河系,他们发现了一个拥有数百万成员的高密度恒星群,15年间“凯克望远镜”拍摄到的数千张照片,可以追踪到银河系中心的恒星,图片揭开惊人的事实,银河系中心的恒星以数百万公里的时速高速移动。

图解:“凯克望远镜”15年对银河系中心拥有数百万成员的高密度恒星群的影像追踪它们看起来就像绕着隐形太阳高速旋转的微小行星,但是它们并非行星,而是恒星。一定有非同寻常的引力牵引,这些巨星沿着如此靠近中心的轨道高速转动,宇宙中只有一种物体具有如此大的牵引力,那就是“超大质量黑洞”。在银河系的中心存在一个,质量为太阳400万倍的黑洞。

这是一个重大的发现,银河系中的万物,包括我们的太阳都在围绕着一个“超大质量黑洞”运行,但是黑洞并非只存在于银河系中,宇宙中很多星系的中心都存在超大质量黑洞。仙女星系是离我们最近的邻居,它绕着一个比太阳重1.4亿倍的黑洞旋转,“M87”星系中心的黑洞,是太阳重量的200亿倍。图解:“M87”星系团中心黑洞黑洞是怎样变得如此巨大?它们又是为何存在于银河系中呢?宇宙刚刚诞生的时候,那时候宇宙充斥着大爆炸残留的气体云,一些地方拥有浓稠的星际气体,从而形成了数百万颗恒星,最初的恒星中多数都是“超大质量恒星”,它们温度极高,燃烧速度也快,它们在爆炸后产生了大量的黑洞, 引力将许多黑洞牵引到了一起,在早期宇宙中它们相互合并,形成更大的黑洞,数亿年间黑洞不断增长,产生更大的引力,拖入越来越多的星际气体,新的恒星从气体中诞生,形成了原始的星系,黑洞不断吸入气体,直到吞不下任何东西,直至宇宙中最强大的能量喷发。

一个年轻的星系就是由气体中,诞生的恒星构成的星团,新的星系中心存在一个年轻的“超大质量黑洞”,通过吞噬气体而不断成长,当星系很年轻正在成形之时,中心形成了一个超大质量的黑洞,而气体不断坠落其中,继续形成星系,在中心黑洞附近,物体变得非常炙热,物质不断升温度,气体飞速进入黑洞,但是黑洞变得过于饱和,不再有空间,可供多余的炙热气体进入,无法进入的气体被黑洞吐出,喷入太空形成巨大的能量流,每束能量流都比我们的太阳系宽20倍,它们在银河系中一路飞驰,所向披靡,这个超大质量黑洞点燃了一个“类星体”。

“类星体”是宇宙中最亮的物体,它们的亮度很高,令整个星系黯然失色“M87星系”中的类星体喷发的照片,说明这次的喷发是十分猛烈的,它距离地球5000万光年。类星体从所在星系喷出大量星际气体,每分钟喷出的气体总量相当于10个地球,气体受热膨胀向外扩散,规模很巨大,产生了“黑洞风”,也就是从黑洞喷出的气体。

黑洞吸入气体,“类星体”将气体喷出,最终宇宙中没有多余的气体来制造恒星,氢气也就停止了成长。星系最终的规模取决于其中心的黑洞,二者休戚相关。失去了气体原料,类星体逐渐萎缩并消失了,星系中心只剩下一个超大质量黑洞和许多年轻的恒星,银河系年轻的时候就是这样。在银河系早期,当它还是个年轻星系的时候,银河系中心的超大质量黑洞就是一颗类星体,但现在银河系成长起来了,整个星系安静下来了。

如今天文学家正在寻找类星体,找到黑洞弄清其运转方式的重要线索,“钱德拉太空望远镜”可以探测到类星体发出的“x射线”,它已经找到了数千个类星体,各种形状的类型体,像太空喷发射线的景象,每个类星体都是年轻星系的雏形,并且在它们中心都存在一个新生的黑洞。超大质量黑洞的“事件视界”超大质量黑洞和类星体制造了星系并控制着整个星系,黑洞对于理解星系的形成极为重要,是了解星系演化史的关键,进一步了解黑洞的唯一办法,就是更加细致的观察它,因此天文学家们试图采取新的方法,拍摄银河系中心的黑洞,为此他们需要一台像地球一样大的望远镜。

银河系的中心存在一个超大质量黑洞,它藏身于围绕银河系中心旋转的星团之中,多数星系中心都隐藏着一个超大质量黑洞,它们确实存在,因为绕其转动的恒星速度高达每小时数百万公里,还是有可能对黑洞边缘也就是“事件视界”进行拍照。在黑洞旋转的气体云中, 寻找黑洞的影子或者大致形状,光学望远镜不能直接观测到黑洞,但是黑洞周围的发光炽热气体会发射出无线电波,大型无线电望远镜能够接收到这些来自太空的信号。

位于波士顿附近麻省理工学院的天文望远镜,足有30米宽,足够探测到银河系黑洞,从25000光年之外发射的非常微弱的无线电辐射,但这架望远镜规模太小无法成像。从夏威夷到智利再到非洲多尔曼的团队,将全球的无线电望远镜连接起来,研究人员有了一个直径超过16000公里的虚拟圆盘,观测能力是单个望远镜的500倍,虚拟望远镜足够强大,可以拍摄到银河系中心,超大质量黑洞的“事件视界”,收集到了从银河系黑暗中心发来的信号,不断加强望远镜的全球联网,就会改善图像的质量,黑洞的轮廓将最终显现出来,2019年首张黑洞照片横空出世了。

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