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宇宙黑洞,什么是宇宙黑洞

來源:整理 時間:2024-03-10 01:44:31 編輯:好學習 手機版

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1,什么是宇宙黑洞

■【黑洞簡介】 廣義相對論語言的一種特別致密的暗天體。大質量恒星在其演化末期發生塌縮,其物質特別致密,它有一個稱為“視界”的封閉邊界,黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強以至于包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。形成黑洞的星核質量下限約3倍太陽質量,當然,這是最后的星核質量,而不是恒星在主序時期的質量。除了這種恒星級黑洞,也有其他來源的黑洞——所謂微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所謂超大質量黑洞可能存在于星系中央。(參考:《宇宙新視野》) 黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說,但黑洞還是有它的邊界,即"事件視界(視界)".據猜測,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。另外,黑洞必須是一顆質量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的,質量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞的.(有關參考:《時間簡史》——霍金?著) ■物理學觀點的解釋  黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對于地球來說,以第二宇宙速度(11.2km/s)來飛行就可以逃離地球,但是對于黑洞來說,它的第二宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以連光都跑不出來,于是射進去的光沒有反射回來,我們的眼睛就看不到任何東西,只是黑色一片。

什么是宇宙黑洞

2,什么叫宇宙黑洞

由事件視界隔開的一片時空區域以及奇點。 黑洞的所有質量都集中在奇點,奇點以外視界以內的區域是真空。 如果用視界范圍作為黑洞的體積來計算密度,那黑洞的密度其實可以相當低,而且越大的黑洞密度越低,甚至可以比水的密度還低。
黑洞是密度超大的星球,吸納一切,光也逃不了.(現在有科學家分析,宇宙中不存在黑洞,這需要進一步的證明,但是我們在學術上可以存在不同的意見)黑洞有巨大的引力,連光都被它吸引而無法逃脫.黑洞中隱匿著巨大的引力場,這種引力大到任何東西,甚至連光,都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說,但黑洞還是有它的邊界,既"事件視界".據猜測,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。另外,黑洞必須是一顆質量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的,質量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞的.(有關參考: 《時間簡史》 ——霍金·著)物理學觀點的解釋黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大,靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對于地球來說,以第二宇宙速度(11.2km/s)來飛行就可以逃離地球,但是對于黑洞來說,它的第二宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以連光都跑不出來,于是射進去的光沒有反射回來,我們的眼睛就看不到任何東西,只是黑色一片。

什么叫宇宙黑洞

3,宇宙黑洞是什么意思

宇宙中存在著許多人類無法涉及的地方,宇宙黑洞就是其中之一。黑洞具有超強的吸附能力,任何物體包括光子都無法掙脫。至于為什么叫做黑洞,有很多的說法。通俗一點講,因為黑洞里對我們來說就是一片未知區域,在人的意識里它就是漆黑,看不清里面任何情況,事實上人根本就無法看見黑洞,假設一個小型黑洞就在你面前,但你依然看不見任何東西,你能看見的只是一個有形物體在你眼前憑空消失。用另一
什么是“黑洞”呢?顧名思義,“黑洞”不會發光,是黑洞洞的。它不是通常意義下的星,而只是空間的一個區域,一種特殊的天體。說到底,它是一個陰極的天體空間。具有強大的引力場,以致于任何東西,甚至連光都被它吸進而不能逃掉。“黑洞”象一個餓極了的魔鬼,張著黑洞洞的大嘴吞噬著宇宙間的任何一樣物體。當一顆恒星靠近黑洞,就會很快被它的引力拉長成面條形的物質流,然后它就象餓鬼吞面條一樣狼吞虎咽地迅速吞進“肚子里”。有的時候一顆恒星被黑洞抓住后,就會被強大的潮汐力撕得粉身碎骨,然后再吸入一個環繞黑洞的拋形結構盤狀體中,在不斷旋轉中,由黑洞慢慢“享用”,并產生巨大的能量。其實,宇宙黑洞這個奶極的天體空間,就是中國的道家所說的“道生一,一生二,二生三,三生萬物”的“一”的狀態,也是儒家所說的“是故,易有太極,是生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦”的太極的狀態。當這個“餓極了的魔鬼”“吃”得快要撐破肚皮時,宇宙間的物質都密集地集中在一起,其密度為水的100萬億倍,而溫度高達150億度。這個“貪婪的餓鬼”仍然往“肚子”里吞東西,當黑洞所吸收的物質超過它所能容納的臨界點時,即產生宇宙大爆炸。爆炸初級的高溫階段,宇宙中只有中子、電子、光子,中微子等基本粒子形態的物質,形成一個原初的火球,它向周圍迅速膨脹,同時溫度和密度都不斷下降。當溫度下降到100億度時,宇宙中開始形成化學元素,隨后,宇宙物質取等離子態。當溫度下降到幾千度時,等離子體復合成通常的氣體,當溫度再往下降時,氣體物質逐漸凝聚成星云,以后又凝縮成各種星體,成為今天總星系的模樣。奇妙的是,宇宙大爆炸后形成星云渦流的形狀,和今天我們看到的太極圖極其相似,其中是否存在我們人類至今尚未揭開的秘密呢?一個新的星系在宇宙中誕生,爆炸后每一個小碎塊都比地球大出上百倍乃至更多。雖然它們的質量各有不同,但它們都能按著各自即已形成的軌道,憑借著爆炸瞬間產生的能量,圍繞著某一個中心永遠不停地旋轉起來。
黑洞是指密度高到連光都出不來的超天體

宇宙黑洞是什么意思

4,什么是宇宙黑洞

就是恒星滅亡的產物,體積無限小質量無限大
黑洞是廣義相對論預言的一種特殊的天體。其基本特征是有一個封閉的視界。任何東西,包括光在內,只要進入視界以內都會被吞噬掉。 黑洞的概念最早出現是1798年,當時拉普拉斯根據牛頓力學計算出,一個直徑為太陽250倍而密度與地球一樣的天體,其引力足以捕獲其發出的光線而成為一個暗天體。1939年,奧本海默根據廣義相對論證明一個無壓球體在自身引力作用下能坍縮到引徑rg。rg=2GM/(c*c)當天體的質量M大于臨界質量Mc時,引力坍塌后就不可能達到任何的穩態,只能形成黑洞。黑洞只有三個特征量分別是質量M、角動量J和電荷Q。Q=0的黑洞為軸對稱的克爾黑洞,J=Q=0時的黑洞為球對稱的史瓦西黑洞。 1974年,霍金證明黑洞具有與其溫度相對應的熱輻射,稱為黑洞的發射。黑洞的質量越大,溫度越低,發射過程就越慢,反之亦然。 找尋黑洞是當代天文學的一個重要課題。銀河系內的恒星級黑洞候選者有天鵝座X-1等。另外天文學家們還發現大星系的中心通常會隱匿著一個百萬太陽質量以上的巨型黑洞。如在超巨星系M87的中心就很可能隱匿著質量達30億個太陽的黑洞。而按照大爆炸學說,在宇宙形成早期可能會產生一些質量為10的15次方克的小黑洞。通俗版回答:黑洞是一種非常神秘的天體。它的體積很小,但密度卻大得驚人,每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。由于它的密度大,所以引力也特別強大。不管什么東西,只要被它吸進去,就別想“爬”出來,連跑得最快的光也逃脫不掉黑洞的巨大引力。 由于黑洞本身不發光,所以用任何強大的望遠鏡都看不見黑洞。盡管如此,大多數科學家仍相信,宇宙中有著許許多多黑洞。當大質量的恒星演化到晚年,經過超新星爆發,就有可能坍縮成黑洞。在宇宙早期,也會形成一些小黑洞。小黑洞的體積只有原子核那么大,質量和一座山差不多,達到上億噸,里面蘊藏的能量相當于10個大型的發電站。 黑洞就像一個謎,沒有人能看見它。但黑洞強大的吸引力會影響它附近的天體,這些天體在被黑洞吸引、吞沒的過程中,會發射出x射線或γ射線,而一旦落入黑洞,便無影無蹤。科學家就是通過觀測這些射線,發現了黑洞的蛛絲馬跡。例如,天鵝座x—1的伴星可能就是一個黑洞。還有科學家認為,銀河系的中心也存在一個巨大的黑洞。
宇宙黑洞,是指一個黑洞里面就是一個宇宙,黑洞口超時空通道就是這個宇宙和別的宇宙的通道。或許我們的宇宙也只是其他宇宙中的一個黑洞內部。宇宙是高維空間,它沒有大小之分,所以一個黑洞就是一個宇宙并不違反物理法則。

5,什么是宇宙黑洞

黑洞 目前并沒有實際觀測到過 早在上個世紀 廣義相對論 剛剛問世 史瓦西 求出了廣義相對論第一個精確解 并預言了 天體 黑洞!黑洞分四種 最簡單的是 史瓦西黑洞 什么屬性都不帶有 另外三種 只帶電 只帶角動量 和既帶電有帶角動量 黑洞由超新星的爆發產生 由于外層星體向中心塌陷 中心密度極大 導致了 黑洞的 引力極大屬性! 黑洞的任何活動 符合一個原則 視界只增大不變小 如果你是高校的 你可以學習理論 從數學上 對黑洞進行認識 如果是社會人士 我個人覺得 《圖說相對論》 這個書不錯!
簡介: 宇宙黑洞根本沒有質量,也沒有引力。它內部因為自身的高速旋轉而形成巨大的負壓。它吞噬物體所依賴的是那巨大的負壓而不是引力。宇宙黑洞實際上就是一個因自身高速旋轉而被抽空了的宇宙真空 1.宇宙黑洞論 宇宙黑洞真的如科學家們所描述的那樣是一個具有極強引力和極大質量的天體嗎?其實他們都被觀測到的現象迷惑了。黑洞根本就沒有質量,也沒有引力。由于黑洞的旋轉速度極快,把其內部的所有物質都抽空,形成了一個內部具有無窮大負壓的宇宙旋渦。由于黑洞內部的壓強比其外部低得太多,所以它可以吞噬附近的一切物質,就連靠近它的光子也不能逃脫。黑洞吞噬物質的情形與龍卷風卷走大樹沒什么分別。由于龍卷風的旋轉速度極快,其內部的壓強比外部低很多,這種壓力差足以把地上的任何大樹連根拔起。又如大海中的大旋渦可以把任何船只卷入海底,它也與黑洞吞噬物體相類似。 由于黑洞內部的負壓太大,被吸入黑洞內部的任何物質都因擠壓而被撕碎,變成了氣態狀。這些氣態狀的物質跟隨黑洞一起高速旋轉,經過一段很長的時間后,又被黑洞噴射到宇宙空間。所以,黑洞吞噬物質靠的是負壓而不是引力,黑洞內部是真正的真空而沒有質量。黑洞實際上就是一個因自身高速旋轉而被抽空了的宇宙真空。 我們可以用媒質世界的屬性來解釋宇宙黑洞問題。宇宙中一切看不見的東西(如暗物質、暗能量等)都稱之為媒質,它們共同組成媒質世界。由于暗物?桶的芰吭頰加鈧娼峁溝?6%,所以媒質世界也占宇宙結構的96%。很顯然,媒質世界在整個宇宙結構中占統治地位。媒質世界有一種很重要的性質:它由無數個大小不同的媒質旋渦場組成。每個星系都有一個大的旋渦場,它的中心就在星系的中心。科學家們認為,超巨黑洞位于星系的中心,所以星系旋渦場的中心也就在超巨黑洞的位置。按照媒質世界的屬性,在星系中心附近也有一個小的媒質旋渦場,稱之為A0旋渦場。由于它內部沒有星體而只有媒質,所以其內部就不會存在指向該旋渦場中心的媒質引力。當A0旋渦場高速旋轉時,它必然會產生一種離心力,把它內部的所有媒質拋到它的外面。同時,星系內部也有一種指向星系中心的向心力。該向心力必然會阻止A0旋渦場中的媒質向外運動。在這兩種力的共同作用下,A0旋渦場中的所有媒質被擠壓到它的邊緣,逐漸形成了一個高速旋轉的、內部成真空態的圓環狀宇宙旋渦。在真空態旋渦形成之后,它內部就會產生一種負壓。旋渦場的旋轉速度越快,這種負壓就越大。當它的旋轉速度大到極限時,它內部的負壓就達到了無窮大,可以吞噬包括光在內的一切物質,從而形成了宇宙黑洞。 當旋渦場的中心有一個質量足夠大的星體時,它就不會產生黑洞,而只能形成自轉的恒星。但如果這個星體的質量不足以抵抗因旋渦場的旋轉而產生的離心力時,它同樣會被旋渦場旋轉之離心力拋出場外而形成宇宙黑洞。由于星系中心旋渦場具有極大的旋轉速度,它產生的巨大離心力不是任何星體的質量所能抵抗的,所以它必定會產生宇宙黑洞。根據媒質世界的屬性,在宇宙中心附近也有一個旋渦場,稱之為宇宙中心旋渦場。它的旋轉離心力必定比星系中心旋渦場大千百倍。所以宇宙中心旋渦場必定形成一個宇宙中最大的黑洞。只要科學家找到了最大的黑洞位置,也就找到了宇宙的中心。 2.超巨黑洞的形成 目前,關于超巨黑洞的形成主要有兩種理論。一種觀點認為,它可能是隨著星系的誕生一次性產生的。但也有推測說,超巨黑洞是以質量更小的黑洞為基礎形成的,后者就好比是一些“種子”,隨著時間的推移進化成了巨型黑洞。這兩種觀點都不對,超巨黑洞是在宇宙大爆炸之后、星系形成之前一次性誕生的。我們用媒質世界的性質就很容易解釋超巨黑洞的形成問題。 宇宙大爆炸之后,會產生無數個不同大小的媒質旋渦場,旋渦場內布滿了宇宙塵埃。在小媒質旋渦場中,宇宙塵埃的總質量與媒質的總質量之間有一個總的媒質引力。這個總引力的方向是指向旋渦中心的,它就是旋渦場內的向心力。另一方面,旋渦場的旋轉會產生一種離心力。由于小旋渦場的旋轉離心力相對較小,在場中的宇宙塵埃的總質量相對較大的情況下,場中的向心力必定大于離心力。結果宇宙塵埃就逐漸向旋渦中心靠攏,最后沉積在旋渦中心處。隨著時間的推移,在旋渦中心處積聚的宇宙塵埃越來越大,并跟隨旋渦場一起旋轉,最后就形成了自轉的恒星。 當媒質旋渦場擁有銀河系那般大時,場內宇宙塵埃的總質量就是一個巨大的數目。它與場內的總媒質之間就會產生一種巨大的媒質引力——旋渦場的向心力。如果銀河系中心旋渦場的旋轉速度不夠大,哪么,由它產生的離心力就不足以抵抗那巨大的向心力。結果,旋渦場中的所有宇宙塵埃都會向銀河系中心靠攏,并逐漸沉積在該中心處,最后必定會形成一個質量擁有銀河系般大小的巨大恒星,而不會形成目前的銀河系。相反,如果銀河系中心旋渦場的旋轉速度非常大,由它產生的巨大離心力足以抵抗那巨大的向心力,哪么,銀河系旋渦場內的宇宙塵埃就會圍繞銀河系中心轉動,而不會沉積到它的中心。銀河系內有無數個小媒質旋渦場,它們與旋渦場內的宇宙塵埃結合在一起就會形成無數個自轉恒星。這些恒星都繞銀河系中心轉動,由此而形成了目前的銀河系。而銀河系中心旋渦場的高速旋轉就會產生超巨黑洞。所以,要先有超巨黑洞而后才有較大的星系。超巨黑洞是在宇宙大爆炸之后、星系形成之前一次性誕生的。
密度無窮大
 黑洞廣義相對論預言的一種特別致密的暗天體。大質量恒星在其演化末期發生塌縮,其物質特別致密,它有一個稱為“視界”的封閉邊界,黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強以至于包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。形成黑洞的星核質量下限約3倍太陽質量,當然,這是最后的星核質量,而不是恒星在主序時期的質量。除了這種恒星級黑洞,也有其他來源的黑洞——所謂微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所謂超大質量黑洞可能存在于星系中央。(參考:《宇宙新視野》)   黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說,但黑洞還是有它的邊界,即"事件視界(視界)".據猜測,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。另外,黑洞必須是一顆質量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的,質量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞的.(有關參考:《時間簡史》——霍金 著)   ■物理學觀點的解釋 黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對于地球來說,以第二宇宙速度(11.2km/s)來飛行就可以逃離地球,但是對于黑洞來說,它的第二宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以連光都跑不出來,于是射進去的光沒有反射回來,我們的眼睛就看不到任何東西,只是黑色一片。一些科學家認為光的速度比黑洞慢,所以被吸進去,當速度比黑洞快時就可以穿過黑洞邊緣。

6,什么是宇宙黑洞

■【黑洞簡介】   黑洞廣義相對論預言的一種特別致密的暗天體。大質量恒星在其演化末期發生塌縮,其物質特別致密,它有一個稱為“視界”的封閉邊界,黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強以至于包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。形成黑洞的星核質量下限約3倍太陽質量,當然,這是最后的星核質量,而不是恒星在主序時期的質量。除了這種恒星級黑洞,也有其他來源的黑洞——所謂微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所謂超大質量黑洞可能存在于星系中央。(   黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說,但黑洞還是有它的邊界,即"事件視界(視界)".據猜測,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。另外,黑洞必須是一顆質量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的,質量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞的
黑洞廣義相對論預言的一種特別致密的暗天體。大質量恒星在其演化末期發生塌縮,其物質特別致密,它有一個稱為“視界”的封閉邊界,黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強以至于包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。形成黑洞的星核質量下限約3倍太陽質量,當然,這是最后的星核質量,而不是恒星在主序時期的質量。除了這種恒星級黑洞,也有其他來源的黑洞——所謂微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所謂超大質量黑洞可能存在于星系中央。(參考:《宇宙新視野》)   黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說,但黑洞還是有它的邊界,即"事件視界(視界)".據猜測,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。另外,黑洞必須是一顆質量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的,質量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞的.(有關參考:《時間簡史》——霍金 著)   ■物理學觀點的解釋 黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對于地球來說,以第二宇宙速度(11.2km/s)來飛行就可以逃離地球,但是對于黑洞來說,它的第二宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以連光都跑不出來,于是射進去的光沒有反射回來,我們的眼睛就看不到任何東西,只是黑色一片。一些科學家認為光的速度比黑洞慢,所以被吸進去,當速度比黑洞快時就可以穿過黑洞邊緣。
星體塌陷而成的``具有很大的引力。
根據愛因斯坦提出的黑洞概念,大質量恒星在其演化末期會發生塌縮,其物質特別致密,它有一個稱為“視界”的封閉邊界,形成這個邊界的區域就稱之為黑洞。黑洞中隱匿著巨大的引力場,因為引力場特別強以至于包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。但是,在銀河系心臟地帶這個黑洞周圍竟然存在許多年輕的恒星,這就好像在地球上,在一個活躍的火山旁邊,同時還設有一個幼兒園。這種場景非常具有戲劇性,可是在宇宙中卻是真實的存在著。 Farhad Yusef-Zadeh說,由于這些恒星被許多塵埃云和氣體包圍著,所有剛開始他們并沒有發現這些恒星的存在。后來他們觀測發現,在這個黑洞周圍有一個環狀的氣帶,其中有很強的無線電發出,最后通過檢測確認這個環狀氣帶中含有許多的恒星。而且這些恒星都很年輕,他們從誕生到現在只有幾十萬年的時間。這個環狀氣帶中包含的恒星數量大約為50到100顆,都是些個頭巨大的家伙,大部分恒星質量都在太陽的30到50倍之間。 根據以往恒星形成理論,形成新恒星的氣體和塵埃云會被這個中心黑洞吸引進去,無法維持新恒星形成的穩定環境,但此次的觀測卻找到有大量體積較大的新生恒星在黑洞附近區域產生的證據。對此,Farhad Yusef-Zadeh解釋說,現在發現的這些年輕的恒星,很可能由于它們與黑洞保持了一個合理的距離,因而能在黑洞重力場的吸引下環繞黑洞軌道穩定運轉著,這就和太陽系中行星環繞太陽運行的情況一樣。這一最新發現,不但確認了黑洞對大質量恒星形成起促進作用的理論,同時也用最直接的證據進一步支持了星系中心黑洞在星系形成期間起關鍵性作用的理論。 科學家們預測,此次的研究結果將完全改變以往天文學界對大質量恒星誕生地點的看法。此前科學家們認為,大體積恒星首先是在星系的其它地方形成的,在形成之后才開始遷移,逐步向星系中心的黑洞靠攏。而且大質量恒星是不會在黑洞附近形成產生的,因為在中心黑洞附近,物質的高速運動會影響到恒星的形成,甚至阻礙新恒星的誕生,所以許多科學家傾向于這種恒星的“形成-遷移”學說,他們還認為像太陽這樣的小質量恒星很可能就是按照這種孕育模式形成的。而這次最新的觀測結果卻表明,銀河系中心黑洞附近就是某些大質量恒星的誕生地。也許今后在研究恒星形成過程時,科學家會從中得到一些新的啟發。
天文學家通過長期觀測發現,在宇宙中有一些引力非常大卻又看不到任何天體的區域,稱之為黑洞。黑洞是位居宇宙空間和時間構造中的一些深不見底的類似井狀的東西,具有極大的吸引力,包括光在內的任何物體都無法逃脫被吸入的命運。這就使得人們對于黑洞的研究變得異常困難:它既不向外散發能量,也不表現出任何形式的能量,人們根本無法看到它。因此,人們對于黑洞的研究就象是對一種看不見的東西進行研究。 宇宙黑洞包括物理黑洞和暗能量黑洞兩種。物理黑洞有巨大的質量,但暗能量黑洞只有巨大的暗能量而沒有巨大的質量。目前每個星系中心的黑洞都是暗能量黑洞。暗能量黑洞的引力與它內部的暗能量和它的旋轉速度的乘積成正比,與它的體積成反比。
“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”,其實不然。所謂“黑洞”,就是這樣一種天體:它的引力場是如此之強,就連光也不能逃脫出來。 根據廣義相對論,引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什么影響,從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小,它對周圍的時空彎曲作用就越大,朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。 等恒星的半徑小到一特定值(天文學上叫“史瓦西半徑”)時,就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時,恒星就變成了黑洞。說它“黑”,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的,等一會兒我們會講到。 那么,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恒星演化而來的。 我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最后形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。 質量小一些的恒星主要演化成白矮星,質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大于三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。 這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑),正象我們上面介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恒星與外界的一切聯系——“黑洞”誕生了。 與別的天體相比,黑洞是顯得太特殊了。例如,黑洞有“隱身術”,人們無法直接觀察到它,連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那么,黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢?答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。 在地球上,由于引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恒星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。 更有趣的是,有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”,還同時看到它的側面、甚至后背! “黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著,新的理論也不斷地提出。不過,這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。
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