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黑洞通向哪里? 首先,让我们从认识黑洞开始。 黑洞形成于质量很大的恒星衰亡时。一个恒星有很大的质量,意味着它的内部受到了很大的引力作用。你在地球上受到的重力与这种引力作用相同,它使你不会漂浮在空气中! 图解: 在巨大椭圆星系M87核心的超大质量黑洞质量大约是太阳70亿倍,如事件视界望远镜发布的第一张(2019年4月10日)所示。可见眉月形的光环和中心的阴影,这是在黑洞的事件视界光环和光子捕获区引力的放大视觉影像。眉月形肇因于黑洞的自转和相对论放射现象;阴影直径大约是事件视界直径的2.6倍。 这些恒星也是由释放大量热量的高温气体组成的。这就产生了一种从内到外推动恒星的力。 通常,重力的拉力和热量的推力相互平衡。但是,当恒星变老的时候,它会燃烧掉所有的燃料,再也无法产生任何推力。在只有万有引力作用的情况下,恒星的所有质量将塌缩到一个点上。这就是我们所说的黑洞。 图解:模拟大麦哲伦云前方有黑洞的影像图。请注意重力透镜效应产生两个高度扭曲的星云图像。在顶端出现被扭曲成弧形的银河盘面 无法逃离的黑洞 因为黑洞是由一个大质量恒星塌缩成一个非常小的点(按照科学家的话来说,也就是黑洞是高密度点),它具有超强的引力。任何靠近黑洞的东西都无法逃逸出去。 艺术家对黑洞的印象。 黑洞之所以被命名为黑洞,是因为如果给黑洞拍照,你将什么也看不见。没有光能够逃离黑洞返回摄像机(毕竟,摄像机所做的就是记录光)。你只会看到一张宇宙的,在黑洞所在的地方有一个黑色的圆圈。 图解:上:艺术家描绘超大质量黑洞从邻近的星体上抽走物质。 左下:超大质量黑洞的X光映像。 右下:超大质量黑洞的光学映像。 遗憾的是,很难找到足够好的相机来拍这样的照片。取而代之的是,天文学家研究黑洞的方法是观察那些被吸进黑洞的物质,在它们离黑洞太近并穿过视界之前。我们没办法知道它们进去后会发生什么。 所以,它们都去哪里了呢? 这是一个挑战性问题:一旦你进入黑洞并经过视界会发生什么?答案是没有人知道。科学家还在研究中! 图解:这是艺术家描绘的黑洞附近光子的路径。事件视界对电磁波的引力弯曲和捕捉,是事件视界望远镜捕捉到阴影的原因。 一种观点认为黑洞形成了虫洞。你可以阅读这篇好奇的儿童文章来了解虫洞。 这些虫洞在两个空间之间充当隧道。这意味着你可以通过黑洞进入另一个完全不同的宇宙。甚至可能在一个不同的宇宙中生存! 图解:对非旋转黑洞外观的预测,已经提出会出现带电粒子物质的环状环,如同人马座A*的模型。由于抗衡黑洞的强大的引力需要极高的轨道速度产生的巨大离心力,不对称是多普勒效应造成的结果。 天文学家花了很多时间试图描述虫洞是如何形成和工作的。不过,在找到观察黑洞的方法之前,没有人能确定这是否真的会发生。 也许有一天你会成为一名帮助我们找到这些答案的科学家。你的提问非常好,具有深刻的意义。 相关知识 黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界 (英语:event horizon)。 图解:超大质量黑洞从吸积盘中吸积的概念图。 虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,它不反光。此外,弯曲时空中的量子场论预测,事件视界发出的霍金辐射,如同黑体的光谱一样,可以用来测量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞,这种温度高达数十亿K,因此基本上无法观测。 参考资料 1.Wikipedia百科全书 2.天文学名词 3. theconversation 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
在现代物理学中,黑洞是一个非常极限而且奇怪的天体。在物质非常紧密的空间区域内,黑洞产生了巨大的引力作用,甚至光线都无法逃脱,人类已知的物理法则,都在黑洞内部崩塌瓦解。
黑洞理论通过广义相对论得到,黑洞刚被提出时,科学家很难相信黑洞是真实存在的东西,就连爱因斯坦自己,也认为宇宙不会让黑洞真正诞生。
然而随着科学的发展,黑洞真实存在的直接、间接证据被不断发现,黑洞也逐渐被大众接受。
光都无法逃离黑洞,科学家如何发现黑洞?在日常生活中,眼睛看到物体都需要光进入到眼睛,但是光线无法逃离黑洞,因此即使黑洞距离我们非常近,也无法直接观测到黑洞。
1916年,科学家通过广义相对论首次预言了黑洞的存在,然而黑洞形成之后,传统的物理学定律都会在黑洞内部失效,然而广义相对论的科学性,依旧让很多科学家支持黑洞的存在,但这只是“理论上的存在”。
虽然黑洞不会像恒星一样不断释放光和热,但是在一颗恒星死亡之时,核心的快速坍塌,会以伽马射线的形式释放出巨大的能量。
如果一颗恒星死亡时,释放了巨大的伽马射线能量,但随后这颗恒星就“消失”在宇宙中,那么很有可能是恒星坍塌成了黑洞。目前地球的天文望远镜已经观测到许多类似的情况,所以我们很有可能已经观测到黑洞的诞生。
除了黑洞的诞生,黑洞的运动也会形成黑洞诞生的证据,如果两个黑洞互相运动,巨大的引力作用会在空间形成引力波,而黑洞合并产生的引力波,足以传播到整个宇宙。
黑洞是宇宙中“隐形”的系统?黑洞的特性,让人类很难从已有的系统中发现黑洞的存在,但是黑洞的引力,却可以影响整个系统,并对距离较近的天体轨道产生较大影响。
天文学家在一个双星系统中,发现了部分天体的运动异常,双星系统围绕着一个空白的区域运动,通过质量计算,科学家认为黑洞是唯一的答案。这个双星系统中,存在太阳质量4倍以上的黑洞。
这一发现也表明,黑洞有可能潜伏在宇宙中的任意位置,在太阳系中,也有可能存在未知的黑洞。
目前太阳系已经发现并确认了八颗行星,但是通过轨道计算,太阳系外围的部分天体依旧存在轨道异常,这说明太阳系外围很有可能存在大质量天体,甚至有可能是第九号行星。
虽然轨道计算可以大致判断异常引力的位置,但经过多年的观测,天文学家一直没有发现这颗隐藏的天体。部分科学家提出,太阳系外围的异常引力源,可能是一颗“原初黑洞”。
原初黑洞属于理论黑洞,宇宙诞生之初物质能量较为密集时,有可能会直接诞生小型的原初黑洞,这些黑洞可能只有西瓜大小,没有经历过恒星期和恒星死亡后的坍塌。
如果太阳系的未知引力源是原初黑洞,那么这颗黑洞可能只有柚子大小,这也将是人类首次观测到原初黑洞~
黑洞是宇宙的极限天体,也是人类物理学的极限,虽然我们看不到黑洞,但是黑洞的物理特征,可以帮助天文学家发现黑洞的蛛丝马迹!
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