科学家最近观察到了什么?密集黑洞群正在解体银河系中的星团黑洞,是已知宇宙中最为奇特的天体之一,其引力之强甚至连光都无法逃逸。一...
科学家最近观察到了什么?密集黑洞群正在解体银河系中的星团
黑洞 是已知宇宙中最为奇特的天体之一,其引力之强甚至连光都无法逃逸。一般星系的中心都有一个超大质量黑洞。而恒星级黑洞,也就是质量大约几个到几十个太阳质量的黑洞,则通常分散在星系各个区域内。
然而,天文学家惊奇发现一群密集的 黑洞 ,它们都在绕行我们 银河系 的一个 星团 中。并且,天文学家认为这个星团将逐渐变成一个完全由黑洞组成的星团。
编号为Palomar 5是一个独特的 星团 。它具有两条明亮的尾巴,其中包含许多恒星。这两条尾巴非常巨大,长度达到三万光年。
虽然目前理论认为这样的星流是由于星团的引力作用下从星团中喷发出来形成的,但是天文学家对其具体的物理过程并不清楚。
最新研究表明Palomar 5的星流特征,很可能是由于星团中心有数量超过100个的超密集黑洞群造成的。
“从星团中的恒星数量来看,黑洞的数量大约是预期的三倍,这意味着星团总质量的20%以上是由黑洞组成的。它们每个的质量约为20几倍于太阳的质量,它们在大质量恒星生命末期的超新星爆炸中形成,当时星团还很年轻。”
学名为潮汐流的星流是通过扰乱星团或矮星系而在引力潮汐作用下喷出的恒星流。近年来,在 银河系 晕中发现了近三十条潮汐流。科学家怀疑是银河系中的星团受到干扰破坏而形成的。
研究团队说“我们不知道这些星流是如何形成的,但一个想法是它们是被破坏的星团。然而,最近发现的星流都没有与之相关的星团,因此我们不能确定。所以,要了解这些是如何形成的流形成,我们需要研究一个与星团直接相关的潮汐流。Palomar 5是唯一的案例,这就是我们详细研究它的原因。
研究团队模拟了从星团形成直到解体过程中每颗恒星的轨道和演化。研究发现,Palomar 5形成时的黑洞所占质量比例较低,但其中逃逸出星团的恒星比黑洞多,因此黑洞比例逐渐增加。
黑洞在与恒星的引力相互作用中造成了星团膨胀,导致更多的恒星逃逸并形成了潮汐流。
最终在星团完全解体之前,星团将完全由黑洞组成。
“这项研究帮助我们理解,尽管蓬松的Palomar 5星团拥有比银河系中任何星团都要更亮和更长的尾巴,但它并不是独一无二的。相反,我们相信许多类似膨胀的、以黑洞为主的星团具有已经在银河系潮汐中解体形成最近发现的细恒星流。”英国萨里大学的一位研究者说。
“我们已经证明,在形成潮汐流的所有星团中,都可能普遍存在大量黑洞。”这对于科学家理解球状星团的形成、恒星的初始质量和大质量恒星的演化很重要。
这项研究对引力波也具有重要意义。 “据信,很大一部分双黑洞合并形成于星团中。在这种情况下,一个很大的未知数是星团中有多少个黑洞,这很难通过观测来限制,因为我们看不到黑洞。我们的研究提供了一种通过观察星团中喷射出的恒星来了解星团中有多少黑洞的方法。
然而,天文学家惊奇发现一群密集的 黑洞 ,它们都在绕行我们 银河系 的一个 星团 中。并且,天文学家认为这个星团将逐渐变成一个完全由黑洞组成的星团。
编号为Palomar 5是一个独特的 星团 。它具有两条明亮的尾巴,其中包含许多恒星。这两条尾巴非常巨大,长度达到三万光年。
虽然目前理论认为这样的星流是由于星团的引力作用下从星团中喷发出来形成的,但是天文学家对其具体的物理过程并不清楚。
最新研究表明Palomar 5的星流特征,很可能是由于星团中心有数量超过100个的超密集黑洞群造成的。
“从星团中的恒星数量来看,黑洞的数量大约是预期的三倍,这意味着星团总质量的20%以上是由黑洞组成的。它们每个的质量约为20几倍于太阳的质量,它们在大质量恒星生命末期的超新星爆炸中形成,当时星团还很年轻。”
学名为潮汐流的星流是通过扰乱星团或矮星系而在引力潮汐作用下喷出的恒星流。近年来,在 银河系 晕中发现了近三十条潮汐流。科学家怀疑是银河系中的星团受到干扰破坏而形成的。
研究团队说“我们不知道这些星流是如何形成的,但一个想法是它们是被破坏的星团。然而,最近发现的星流都没有与之相关的星团,因此我们不能确定。所以,要了解这些是如何形成的流形成,我们需要研究一个与星团直接相关的潮汐流。Palomar 5是唯一的案例,这就是我们详细研究它的原因。
研究团队模拟了从星团形成直到解体过程中每颗恒星的轨道和演化。研究发现,Palomar 5形成时的黑洞所占质量比例较低,但其中逃逸出星团的恒星比黑洞多,因此黑洞比例逐渐增加。
黑洞在与恒星的引力相互作用中造成了星团膨胀,导致更多的恒星逃逸并形成了潮汐流。
最终在星团完全解体之前,星团将完全由黑洞组成。
“这项研究帮助我们理解,尽管蓬松的Palomar 5星团拥有比银河系中任何星团都要更亮和更长的尾巴,但它并不是独一无二的。相反,我们相信许多类似膨胀的、以黑洞为主的星团具有已经在银河系潮汐中解体形成最近发现的细恒星流。”英国萨里大学的一位研究者说。
“我们已经证明,在形成潮汐流的所有星团中,都可能普遍存在大量黑洞。”这对于科学家理解球状星团的形成、恒星的初始质量和大质量恒星的演化很重要。
这项研究对引力波也具有重要意义。 “据信,很大一部分双黑洞合并形成于星团中。在这种情况下,一个很大的未知数是星团中有多少个黑洞,这很难通过观测来限制,因为我们看不到黑洞。我们的研究提供了一种通过观察星团中喷射出的恒星来了解星团中有多少黑洞的方法。
天文科学:天文学家从巨大的黑洞中窥探四方空洞
科学家们使用美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台在星系团的中心发现了四个巨大的空腔或气泡。这组不寻常的特征可能是由两个相互紧密环绕的超大质量黑洞的喷发引起的。
星系团是宇宙中由引力连接在一起的最大结构。它们是数百甚至数千个独立星系、大量热气体和看不见的暗物质的混合物。弥漫在星团中的热气体比星系本身含有更多的质量,并在钱德拉探测到的 X 射线下发出明亮的光。一个巨大的星系通常位于星团的中心。
钱德拉对距离地球约 39 亿光年的星系团 RBS 797 进行的一项新研究发现了从星系团中心向外延伸的两对独立的空腔。
这些类型的空腔以前曾在其他星系团中见过。科学家们认为它们是大质量中央星系中部超大质量黑洞附近区域喷发的结果。当物质以相反方向的射流形式从黑洞飞走时,它会吹出热气体中的空腔。RBS 797 中的启示是有两组相互垂直的射流。
“我们认为我们知道一对空腔代表什么,但是当一个星系团在非常不同的方向上有两对空腔时会发生什么?” Chandra 研究的负责人、意大利博洛尼亚大学的 Francesco Ubertosi 说。
天文学家此前曾在 RBS 797 中观测到东西方向的一对空洞,但南北方向的一对空洞仅在新的、时间更长的钱德拉观测中被发现。较深的图像使用了将近 5 天的钱德拉观测时间,而原始观测时间约为 14 小时。美国国家科学基金会的 Karl G. Jansky 甚大阵列已经观察到两对射流作为无线电发射的证据,它们与空腔对齐。
这四个空腔是如何产生的?根据 Ubertosi 和他的同事的说法,最可能的答案是 RBS 797 包含一对几乎同时在垂直方向上发射喷流的超大质量黑洞。
“我们最好的想法是,一对超大质量黑洞导致了一对空洞,”博洛尼亚大学的合著者米里亚姆吉蒂说。“虽然我们认为超大质量黑洞可以形成双星系统,但在活动阶段观察到它们两者的情况极为罕见——从这个意义上说,在 RBS 797 中发现两个紧密的活动黑洞膨胀空洞是非同寻常的。”
事实上,之前欧洲 VLBI 网络 (EVN) 的一次射电观测在 RBS 797 中发现了两个仅相距约 250 光年的射电点源。如果这两个源都是超大质量黑洞,那么它们就是迄今为止探测到的最接近的一对。两个黑洞应该会继续相互旋转,产生巨大的引力波,最终合并。
对于在 RBS 797 中看到的四个空腔,还有另一种可能的解释。这种情况只涉及一个超大质量黑洞——喷流以某种方式设法很快地翻转方向。钱德拉资料分析表明,东西向和南北向空洞的年龄差小于 1000 万年。
“如果这四个空腔只有一个黑洞,那么我们就必须追溯其活动的 历史 。关键方面是喷流的方向如何快速变化,以及这是否与星系团环境有关,还是与星系团环境有关。黑洞本身的物理学——或者甚至是两者的结合,”博洛尼亚大学的合著者 Fabrizio Brighenti 说。
美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森天体物理天文台的钱德拉 X 射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。
星系团是宇宙中由引力连接在一起的最大结构。它们是数百甚至数千个独立星系、大量热气体和看不见的暗物质的混合物。弥漫在星团中的热气体比星系本身含有更多的质量,并在钱德拉探测到的 X 射线下发出明亮的光。一个巨大的星系通常位于星团的中心。
钱德拉对距离地球约 39 亿光年的星系团 RBS 797 进行的一项新研究发现了从星系团中心向外延伸的两对独立的空腔。
这些类型的空腔以前曾在其他星系团中见过。科学家们认为它们是大质量中央星系中部超大质量黑洞附近区域喷发的结果。当物质以相反方向的射流形式从黑洞飞走时,它会吹出热气体中的空腔。RBS 797 中的启示是有两组相互垂直的射流。
“我们认为我们知道一对空腔代表什么,但是当一个星系团在非常不同的方向上有两对空腔时会发生什么?” Chandra 研究的负责人、意大利博洛尼亚大学的 Francesco Ubertosi 说。
天文学家此前曾在 RBS 797 中观测到东西方向的一对空洞,但南北方向的一对空洞仅在新的、时间更长的钱德拉观测中被发现。较深的图像使用了将近 5 天的钱德拉观测时间,而原始观测时间约为 14 小时。美国国家科学基金会的 Karl G. Jansky 甚大阵列已经观察到两对射流作为无线电发射的证据,它们与空腔对齐。
这四个空腔是如何产生的?根据 Ubertosi 和他的同事的说法,最可能的答案是 RBS 797 包含一对几乎同时在垂直方向上发射喷流的超大质量黑洞。
“我们最好的想法是,一对超大质量黑洞导致了一对空洞,”博洛尼亚大学的合著者米里亚姆吉蒂说。“虽然我们认为超大质量黑洞可以形成双星系统,但在活动阶段观察到它们两者的情况极为罕见——从这个意义上说,在 RBS 797 中发现两个紧密的活动黑洞膨胀空洞是非同寻常的。”
事实上,之前欧洲 VLBI 网络 (EVN) 的一次射电观测在 RBS 797 中发现了两个仅相距约 250 光年的射电点源。如果这两个源都是超大质量黑洞,那么它们就是迄今为止探测到的最接近的一对。两个黑洞应该会继续相互旋转,产生巨大的引力波,最终合并。
对于在 RBS 797 中看到的四个空腔,还有另一种可能的解释。这种情况只涉及一个超大质量黑洞——喷流以某种方式设法很快地翻转方向。钱德拉资料分析表明,东西向和南北向空洞的年龄差小于 1000 万年。
“如果这四个空腔只有一个黑洞,那么我们就必须追溯其活动的 历史 。关键方面是喷流的方向如何快速变化,以及这是否与星系团环境有关,还是与星系团环境有关。黑洞本身的物理学——或者甚至是两者的结合,”博洛尼亚大学的合著者 Fabrizio Brighenti 说。
美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森天体物理天文台的钱德拉 X 射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。
什么时候发现黑洞的?
1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
一下使其它资料:(如果与上面的资料有部分雷同,我实在不是有心的,反正网上的资料就着几份)
“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。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。
黑洞
黑洞是引力极强的地方,没有任何东西能从该处逃逸,甚至光线也不例外。黑洞可从大质量恒星的“死亡”中产生,当一颗大质量恒星耗尽其内部的核燃料而抵达其演化末态时,恒星就变成不稳定的并发生引力坍缩,死亡恒星的物质的重量会猛烈地沿四面八方向内挤压,当引力大到无任何其他排斥力相对抗时,就把恒星压成一个称为“奇点”的孤立点。
有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的广义相对论来计算,奇点是黑洞的中心,在它周围引力极强,通常把黑洞的表面称为视界,或叫事件地平,或者叫做“静止球状黑洞的史瓦西半径”,它是那些能够和遥远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的边界。在事件地平之下,逃逸速度大于光速。这是人类尚未观察证实的天体现象,但它被霍金等一些理论天文学家在数学模型方面研究的相当完善。
2004年7月21日,在爱尔兰首都都柏林举行的“第十七届国际广义相对论和万有引力”大会(GR17大会)上,《时间简史》的作者、英国剑桥大学富有传奇色彩的理论物理学家史蒂芬·霍金,向来自世界各地齐聚一堂的科学家和记者宣布,他解决了物理学中重要的一个问题:黑洞究竟有没有破坏被其吞噬的信息。
大会上,霍金演讲了他的最新发现,他宣告推翻了自己若干年前建立的著名黑洞理论,并重新讨论了信息守恒的问题。
“30年来,这个一直困扰着我的问题终于得到解决,这真是太好了,”霍金在演讲中这样说道。他的有关论文将在近日发表,他将在论文中进一步阐释他的新理论。
黑洞不破坏因果律,不再可能帮我们通向其它的宇宙
史蒂芬·霍金的讲话在整个物理界掀起了轩然大波。加拿大滑铁卢大学物理系主任罗伯特·曼博士,与在会的其他800名物理学家一起听取了霍金的演讲。
“听完他的讲话后,几乎无人能够理解他所说的内容,大概只有霍金自己明白这些东西。”罗伯特·曼这样评价这场天才的演讲。它让人联想到当年“全世界只有3个人理解相对论”的情形。
罗伯特·曼尽量用生动、浅显的语言来解释霍金理论的前后不同。
“40年前,人们开始认真思考黑洞,认为外人(黑洞外的观测者)能够获得黑洞仅有的信息就是质量、电荷、角动量,这意味着,如果你用任何一种物质来做成黑洞,比如压碎的听装啤酒瓶、压扁的恒星、还是其它什么,外人都无法分辨出黑洞里面到底是什么东西。”
“霍金30年前的理论认为,从量子力学的角度来考虑,黑洞能够辐射(即著名的霍金辐射)。由于量子作用,啤酒黑洞物质、恒星黑洞物质等都开始辐射,开始蒸腾、四溢。问题在于,霍金原先的计算显示了蒸腾完全属于热效应,这就意味着它不应该包含任何信息——即啤酒黑洞物质和恒星黑洞物质的辐射没有任何差别。所以,当黑洞变得越来越小,最后蒸发到没有时,就意味着已经丢失了全部信息。并且,到了变化的末端,已经无法复原那些信息。”
这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的“信息守恒定律”互为矛盾。这一度被人们称为“黑洞悖论”。
如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么“信息守恒定律”无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质、能量守恒定律的意义更为深远。霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是“信息”在黑洞中是否能够保存、守恒。
罗伯特·曼介绍说,大多数的物理学家都认为,任何信息都不能被破坏,否则将违背因果律,“出于对因果关系的深信不疑,在给出初始条件的情况下,物理学的工作就是通过过去预知未来。”这意味着,如果信息被破坏了——如同霍金30年前的理论所说,未来就根本无法通过信息来预知。
30年间霍金坚持:“信息守恒定律”在黑洞里失效。“在黑洞里,信息确实丢失了。如果它丢失了,它会进入另外一个空间,这个空间称作婴儿宇宙,顾名思义,婴儿宇宙来自我们的这个宇宙。”
但现在霍金宣布,他使用欧氏路线积分数学方法,证明出新的答案——信息进入黑洞之后并未被破坏掉,“如果你进入一个黑洞,你所承载的物质和能量将被返回我们的宇宙……它已经被撕裂,但包含了所有你的信息,只是不再被我们轻易辨识。”
“新的理论经过进一步推测还将得到另一个结论:它意味着,黑洞不再可能帮我们通向其它的宇宙,或者通向我们宇宙的其他角落——这是霍金以前提出来的说法。”罗伯特·曼说。
“我很抱歉,我让科幻爱好者们失望了。”霍金在演讲中这样说。
霍金愿赌服输,胜者兴味索然
对于霍金宣告自己原先的黑洞理论“突然死亡”一事,他在剑桥大学的同事加里·吉本斯认为,这件事的发生真是让物理学家“大跌眼镜”,“要知道霍金做学问的方式是相当戏剧化的:他会提出一条理论,并且在它被其他更好的论证推翻之前,一直坚持到底。”
洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。
霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间.
近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果,在宇宙中某一狭窄区域范围内,首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。
这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发
现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容,研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。
“深藏不露”的类星体
我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。
而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下,一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为"类星体"。
到目前为止,只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。
“充满”了黑洞的宇宙
近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。
来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示,“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞,放眼宇宙中的其它任何区域,我们完全可以大胆预测,必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着,一如我们原先推测的那样,在不为人知的宇宙深处,一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸,正借助着星际尘埃的隐蔽,在暗地里不断发展壮大着。”
著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
一下使其它资料:(如果与上面的资料有部分雷同,我实在不是有心的,反正网上的资料就着几份)
“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。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。
黑洞
黑洞是引力极强的地方,没有任何东西能从该处逃逸,甚至光线也不例外。黑洞可从大质量恒星的“死亡”中产生,当一颗大质量恒星耗尽其内部的核燃料而抵达其演化末态时,恒星就变成不稳定的并发生引力坍缩,死亡恒星的物质的重量会猛烈地沿四面八方向内挤压,当引力大到无任何其他排斥力相对抗时,就把恒星压成一个称为“奇点”的孤立点。
有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的广义相对论来计算,奇点是黑洞的中心,在它周围引力极强,通常把黑洞的表面称为视界,或叫事件地平,或者叫做“静止球状黑洞的史瓦西半径”,它是那些能够和遥远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的边界。在事件地平之下,逃逸速度大于光速。这是人类尚未观察证实的天体现象,但它被霍金等一些理论天文学家在数学模型方面研究的相当完善。
2004年7月21日,在爱尔兰首都都柏林举行的“第十七届国际广义相对论和万有引力”大会(GR17大会)上,《时间简史》的作者、英国剑桥大学富有传奇色彩的理论物理学家史蒂芬·霍金,向来自世界各地齐聚一堂的科学家和记者宣布,他解决了物理学中重要的一个问题:黑洞究竟有没有破坏被其吞噬的信息。
大会上,霍金演讲了他的最新发现,他宣告推翻了自己若干年前建立的著名黑洞理论,并重新讨论了信息守恒的问题。
“30年来,这个一直困扰着我的问题终于得到解决,这真是太好了,”霍金在演讲中这样说道。他的有关论文将在近日发表,他将在论文中进一步阐释他的新理论。
黑洞不破坏因果律,不再可能帮我们通向其它的宇宙
史蒂芬·霍金的讲话在整个物理界掀起了轩然大波。加拿大滑铁卢大学物理系主任罗伯特·曼博士,与在会的其他800名物理学家一起听取了霍金的演讲。
“听完他的讲话后,几乎无人能够理解他所说的内容,大概只有霍金自己明白这些东西。”罗伯特·曼这样评价这场天才的演讲。它让人联想到当年“全世界只有3个人理解相对论”的情形。
罗伯特·曼尽量用生动、浅显的语言来解释霍金理论的前后不同。
“40年前,人们开始认真思考黑洞,认为外人(黑洞外的观测者)能够获得黑洞仅有的信息就是质量、电荷、角动量,这意味着,如果你用任何一种物质来做成黑洞,比如压碎的听装啤酒瓶、压扁的恒星、还是其它什么,外人都无法分辨出黑洞里面到底是什么东西。”
“霍金30年前的理论认为,从量子力学的角度来考虑,黑洞能够辐射(即著名的霍金辐射)。由于量子作用,啤酒黑洞物质、恒星黑洞物质等都开始辐射,开始蒸腾、四溢。问题在于,霍金原先的计算显示了蒸腾完全属于热效应,这就意味着它不应该包含任何信息——即啤酒黑洞物质和恒星黑洞物质的辐射没有任何差别。所以,当黑洞变得越来越小,最后蒸发到没有时,就意味着已经丢失了全部信息。并且,到了变化的末端,已经无法复原那些信息。”
这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的“信息守恒定律”互为矛盾。这一度被人们称为“黑洞悖论”。
如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么“信息守恒定律”无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质、能量守恒定律的意义更为深远。霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是“信息”在黑洞中是否能够保存、守恒。
罗伯特·曼介绍说,大多数的物理学家都认为,任何信息都不能被破坏,否则将违背因果律,“出于对因果关系的深信不疑,在给出初始条件的情况下,物理学的工作就是通过过去预知未来。”这意味着,如果信息被破坏了——如同霍金30年前的理论所说,未来就根本无法通过信息来预知。
30年间霍金坚持:“信息守恒定律”在黑洞里失效。“在黑洞里,信息确实丢失了。如果它丢失了,它会进入另外一个空间,这个空间称作婴儿宇宙,顾名思义,婴儿宇宙来自我们的这个宇宙。”
但现在霍金宣布,他使用欧氏路线积分数学方法,证明出新的答案——信息进入黑洞之后并未被破坏掉,“如果你进入一个黑洞,你所承载的物质和能量将被返回我们的宇宙……它已经被撕裂,但包含了所有你的信息,只是不再被我们轻易辨识。”
“新的理论经过进一步推测还将得到另一个结论:它意味着,黑洞不再可能帮我们通向其它的宇宙,或者通向我们宇宙的其他角落——这是霍金以前提出来的说法。”罗伯特·曼说。
“我很抱歉,我让科幻爱好者们失望了。”霍金在演讲中这样说。
霍金愿赌服输,胜者兴味索然
对于霍金宣告自己原先的黑洞理论“突然死亡”一事,他在剑桥大学的同事加里·吉本斯认为,这件事的发生真是让物理学家“大跌眼镜”,“要知道霍金做学问的方式是相当戏剧化的:他会提出一条理论,并且在它被其他更好的论证推翻之前,一直坚持到底。”
洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。
霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间.
近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果,在宇宙中某一狭窄区域范围内,首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。
这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发
现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容,研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。
“深藏不露”的类星体
我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。
而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下,一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为"类星体"。
到目前为止,只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。
“充满”了黑洞的宇宙
近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。
来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示,“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞,放眼宇宙中的其它任何区域,我们完全可以大胆预测,必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着,一如我们原先推测的那样,在不为人知的宇宙深处,一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸,正借助着星际尘埃的隐蔽,在暗地里不断发展壮大着。”
科学家首次发现黑洞存在直接证据
〖美国<<华盛顿邮报>> 1月14日文章〗题:科学家首次发现黑洞存在的直接证据(记者凯蒂。索耶)
天文学家们今天报告说,他们首次发现了“事界”存在的直接证据---虽然“事界”是物理学领域最怪诞的概念之一。视界实际上就是黑洞的边缘,任何物质都有可能落入它的非常明晰边界,物质或能量一旦落入这种有去无回的黑洞,就会永远从宇宙中消失。当然,迄今无人能对这个问题作出确切的解释,但是理论学家们推测,落入黑洞的物质和能量会在宇宙的其他地方重新出现,也许会在其他宇宙出现。
马萨诸塞州坎布里奇哈佛--史密森天体物理学研究中心的拉姆什。纳拉扬领导的研究小组发现了温度超过1万亿华氏度的气体落入一个黑洞中,这是迄今在宇宙中发现的温度最高的气体。
天文学家们说,他们的发现是对认为存在黑洞的理论相当有力的支持。 黑洞是由密度极大的物质的坍塌构成,其引力巨大,任何物质甚至连光也都无法逃逸。
科学家们曾经在很长时间里认为黑洞只不过是个奇特的数学问题。然而近年来, 诸哈勃望远镜等新型观测仪器获得了一系列有说服力的证据,证明黑洞确实存在。 就连以前对此持怀疑态度的一些人也说,如今大约有95%的专家们已经接受黑洞存在的理论。
密歇根大学的道格拉斯。里奇斯通领导的一个国际专家小组今天发表的另一项报告说,新近发现的3个黑洞是目前仍在进行的对银河系附近的其他星系开展研究所取得的初步成果。他们说,此项研究成果是迄今获得的越来越多的证据中的又一重要内容。迄今获得的证据包括:黑洞在宇宙中大量存在,并在宇宙的演化过程中发挥着重要作用;黑洞以不同的面积、类别、时间和距离分布在从地球所在4的银河系到目前所知的最遥远的宇宙的范围内。
这个小组发现的黑洞使目前的黑洞总数达到11个。 他们利用哈勃望远镜和设在夏威夷的天文望远镜观测过往的星球和物质因受到黑洞的巨大引力的影响而突然加速的现象。
他们发现的这3个黑洞的质量约相当于5000万至5亿颗太阳(另外一些黑洞的质量估计相当于数十亿颗太阳)。其中两个黑洞位于狮子星座,另外一个黑洞位于室女星座。这3外黑洞与地球的距离都在5000万光年以内。天文学家们说,他们对银河系附近的27个星系进行的研究取得的初步结果表明,几乎所有的星系都有可能存在着超级黑洞。
里奇斯通领导的天文学家小组利用数颗X射线卫星收集到的数据对距离地球约1万光年、位于天鹅星座的V404Cyg双星系进行了研究。 那里一个据认为是黑洞的密度极大的物体正把其伴星吸引过去。
纳拉扬说, 他和普林斯顿高级研究所的一位同行运用新近创立的一种模式对物质可能落入黑洞进行研究。根据这种模式,物质在被黑洞吸引过去的过程中, 在温度逐渐增高的同时仍然保留着它的全部能量,即不是释放能量,而是变得越来越热。
天文学家们说,利用这种模式可以对以前观测到的许多难以理解的现象作出解释。 纳拉扬说,利用这种模式还可以对黑洞和其他物体加以区分。
<<参考消息>>1997年1月18
〖美国<<华盛顿邮报>> 1月14日文章〗题:科学家首次发现黑洞存在的直接证据(记者凯蒂。索耶)
天文学家们今天报告说,他们首次发现了“事界”存在的直接证据---虽然“事界”是物理学领域最怪诞的概念之一。视界实际上就是黑洞的边缘,任何物质都有可能落入它的非常明晰边界,物质或能量一旦落入这种有去无回的黑洞,就会永远从宇宙中消失。当然,迄今无人能对这个问题作出确切的解释,但是理论学家们推测,落入黑洞的物质和能量会在宇宙的其他地方重新出现,也许会在其他宇宙出现。
马萨诸塞州坎布里奇哈佛--史密森天体物理学研究中心的拉姆什。纳拉扬领导的研究小组发现了温度超过1万亿华氏度的气体落入一个黑洞中,这是迄今在宇宙中发现的温度最高的气体。
天文学家们说,他们的发现是对认为存在黑洞的理论相当有力的支持。 黑洞是由密度极大的物质的坍塌构成,其引力巨大,任何物质甚至连光也都无法逃逸。
科学家们曾经在很长时间里认为黑洞只不过是个奇特的数学问题。然而近年来, 诸哈勃望远镜等新型观测仪器获得了一系列有说服力的证据,证明黑洞确实存在。 就连以前对此持怀疑态度的一些人也说,如今大约有95%的专家们已经接受黑洞存在的理论。
密歇根大学的道格拉斯。里奇斯通领导的一个国际专家小组今天发表的另一项报告说,新近发现的3个黑洞是目前仍在进行的对银河系附近的其他星系开展研究所取得的初步成果。他们说,此项研究成果是迄今获得的越来越多的证据中的又一重要内容。迄今获得的证据包括:黑洞在宇宙中大量存在,并在宇宙的演化过程中发挥着重要作用;黑洞以不同的面积、类别、时间和距离分布在从地球所在4的银河系到目前所知的最遥远的宇宙的范围内。
这个小组发现的黑洞使目前的黑洞总数达到11个。 他们利用哈勃望远镜和设在夏威夷的天文望远镜观测过往的星球和物质因受到黑洞的巨大引力的影响而突然加速的现象。
他们发现的这3个黑洞的质量约相当于5000万至5亿颗太阳(另外一些黑洞的质量估计相当于数十亿颗太阳)。其中两个黑洞位于狮子星座,另外一个黑洞位于室女星座。这3外黑洞与地球的距离都在5000万光年以内。天文学家们说,他们对银河系附近的27个星系进行的研究取得的初步结果表明,几乎所有的星系都有可能存在着超级黑洞。
里奇斯通领导的天文学家小组利用数颗X射线卫星收集到的数据对距离地球约1万光年、位于天鹅星座的V404Cyg双星系进行了研究。 那里一个据认为是黑洞的密度极大的物体正把其伴星吸引过去。
纳拉扬说, 他和普林斯顿高级研究所的一位同行运用新近创立的一种模式对物质可能落入黑洞进行研究。根据这种模式,物质在被黑洞吸引过去的过程中, 在温度逐渐增高的同时仍然保留着它的全部能量,即不是释放能量,而是变得越来越热。
天文学家们说,利用这种模式可以对以前观测到的许多难以理解的现象作出解释。 纳拉扬说,利用这种模式还可以对黑洞和其他物体加以区分。
<<参考消息>>1997年1月18
事实上,黑洞是爱因斯坦提出广义相对论之后,根据其理论推导出来的一种天体.
黑洞
学习自然科学时,你是否曾经感觉到其中的知识太多了?无论你多么努力地学习一些自然科学概念,你是否曾经放弃过,并说你的大脑已经装不下这些知识?如果你有这些经历,也许你想到太空中的一个比宇宙上的任何地方或者任何人都浓厚的地方旅行,这个地方就叫做黑洞。
在去之前,你也许想准确了解你要去的地方,换句话说,什么是黑洞?黑洞曾经被称为冻结的星球,基本上也是冻结的星球。恒星是一个巨大的熔炉,即使是太阳这个相对较小的恒星也是惊人地巨大,具有强大的重力,所以能够吸引着它的行星绕着自己旋转,而不是像行星弹球似的杂乱无章地摆在太空中。
恒星的重力被其核心的能量所产生的向外的推力平衡掉,这种推力保持炽热的球体不会崩溃。当某些恒星的能量消失或者冻结时,可能会没有力往外推恒星内部的物质,重力产生的拉力便接管了恒星,将其压缩成一个极其浓厚的、微小的物体,就好象是地球上最大的山峰珠穆朗玛峰被压缩成一个弹子大小的物体,但是其质量并没有减小。其密度用大写的D表示。从其中心开始便称作黑洞,黑洞的拉力是如此地强大,以至于无论什么物体的运动速度都不能快到可以摆脱黑洞的重力场,光线也无法逃出。我们先不学习有关黑洞的知识,首先到超浓厚的世界——黑洞进行一次旅行,我们将乘坐火箭从地球起飞。
准备好了吗?
摆脱地球重力的牵引非常简单,只需要达到每秒11.2千米的速度,这个速度叫做逃逸速度。摆脱了地球重力,你的头便朝向银河系的中心,天文学家认为这里有比太阳重一百万倍的黑洞存在。由于黑洞的拉力,你在远离目的地的地方关闭了火箭并漂了进去。在到达远方黑色圆圈的时候,你看到一束奇怪的光。这道光是一条边界线:一道弯曲的围绕黑色核心周围的光。这就是天文学家称作的视界,它是黑洞重力最远的一道边。光在边界线终止的原因是它的速度不够快,摆脱不了黑洞重力产生的拉力。奇怪地是,当你到达地平线的时候,它像所有的地平线一样,看上去好象是静止的。然而,你所看到的光仍然以每秒30万千米的速度运动,却到达不了任何地方。
随便说一下,如果你地球上的伙伴们正在观看你的旅行,那么一旦你穿过了地平线,他们将会看不到你,你从太空飞船发出的任意广播信号都摆脱不了黑洞。所以,相对于地球上的人,你已经消失了。
穿过了视界之后,你感觉到来自黑洞的潮水般的拉力,这种拉力类似于在地球上移动大海的能量。由于你的脚比头部更接近于黑洞,你将很快就感觉到你正在像一块太妃糖一样被拉伸,身体中的每一个原子也正在被拉开。
不幸地是,你现在的前进速度太快了,以至于没有时间看到下面的情形。地平线外面的所有物体都被保持在黑洞重力场内部的、弯曲的光弯成奇怪的形状。现在速度更快了,你接触黑洞的时间只还剩下几秒钟。你感觉到重力拉你的时候,就好象牙膏从管里被挤出来一样。还记得过山车落下时的感觉吗?你的腿朝向地球的时候,头部好象静止在天空中?这就像坐过山车,而且比过山车快无穷倍。你玩得还开心吗?那是什么?你想回去吗?你宁愿阅读有关黑洞的知识,而不愿意亲自来到黑洞?这就是个问题了。你知道,即使你的太空飞船达到每小时4万千米的地球逃逸速度没有问题,也没有办法达到每秒钟30万千米的光速离开黑洞。实际上,飞船的速度还必须要大于这个速度,因为即使是光都不能摆脱黑洞的拉力,而且超过光速是不可能的。可能在登上飞船之前,询问有关此次旅行的更多的知识还是明智的。
黑洞
学习自然科学时,你是否曾经感觉到其中的知识太多了?无论你多么努力地学习一些自然科学概念,你是否曾经放弃过,并说你的大脑已经装不下这些知识?如果你有这些经历,也许你想到太空中的一个比宇宙上的任何地方或者任何人都浓厚的地方旅行,这个地方就叫做黑洞。
在去之前,你也许想准确了解你要去的地方,换句话说,什么是黑洞?黑洞曾经被称为冻结的星球,基本上也是冻结的星球。恒星是一个巨大的熔炉,即使是太阳这个相对较小的恒星也是惊人地巨大,具有强大的重力,所以能够吸引着它的行星绕着自己旋转,而不是像行星弹球似的杂乱无章地摆在太空中。
恒星的重力被其核心的能量所产生的向外的推力平衡掉,这种推力保持炽热的球体不会崩溃。当某些恒星的能量消失或者冻结时,可能会没有力往外推恒星内部的物质,重力产生的拉力便接管了恒星,将其压缩成一个极其浓厚的、微小的物体,就好象是地球上最大的山峰珠穆朗玛峰被压缩成一个弹子大小的物体,但是其质量并没有减小。其密度用大写的D表示。从其中心开始便称作黑洞,黑洞的拉力是如此地强大,以至于无论什么物体的运动速度都不能快到可以摆脱黑洞的重力场,光线也无法逃出。我们先不学习有关黑洞的知识,首先到超浓厚的世界——黑洞进行一次旅行,我们将乘坐火箭从地球起飞。
准备好了吗?
摆脱地球重力的牵引非常简单,只需要达到每秒11.2千米的速度,这个速度叫做逃逸速度。摆脱了地球重力,你的头便朝向银河系的中心,天文学家认为这里有比太阳重一百万倍的黑洞存在。由于黑洞的拉力,你在远离目的地的地方关闭了火箭并漂了进去。在到达远方黑色圆圈的时候,你看到一束奇怪的光。这道光是一条边界线:一道弯曲的围绕黑色核心周围的光。这就是天文学家称作的视界,它是黑洞重力最远的一道边。光在边界线终止的原因是它的速度不够快,摆脱不了黑洞重力产生的拉力。奇怪地是,当你到达地平线的时候,它像所有的地平线一样,看上去好象是静止的。然而,你所看到的光仍然以每秒30万千米的速度运动,却到达不了任何地方。
随便说一下,如果你地球上的伙伴们正在观看你的旅行,那么一旦你穿过了地平线,他们将会看不到你,你从太空飞船发出的任意广播信号都摆脱不了黑洞。所以,相对于地球上的人,你已经消失了。
穿过了视界之后,你感觉到来自黑洞的潮水般的拉力,这种拉力类似于在地球上移动大海的能量。由于你的脚比头部更接近于黑洞,你将很快就感觉到你正在像一块太妃糖一样被拉伸,身体中的每一个原子也正在被拉开。
不幸地是,你现在的前进速度太快了,以至于没有时间看到下面的情形。地平线外面的所有物体都被保持在黑洞重力场内部的、弯曲的光弯成奇怪的形状。现在速度更快了,你接触黑洞的时间只还剩下几秒钟。你感觉到重力拉你的时候,就好象牙膏从管里被挤出来一样。还记得过山车落下时的感觉吗?你的腿朝向地球的时候,头部好象静止在天空中?这就像坐过山车,而且比过山车快无穷倍。你玩得还开心吗?那是什么?你想回去吗?你宁愿阅读有关黑洞的知识,而不愿意亲自来到黑洞?这就是个问题了。你知道,即使你的太空飞船达到每小时4万千米的地球逃逸速度没有问题,也没有办法达到每秒钟30万千米的光速离开黑洞。实际上,飞船的速度还必须要大于这个速度,因为即使是光都不能摆脱黑洞的拉力,而且超过光速是不可能的。可能在登上飞船之前,询问有关此次旅行的更多的知识还是明智的。
黑洞已经证实存在吗?
我们经常看到,"大量观测照片支持黑洞存在","银河系中心可能存在一个大黑洞",总之好象还没确定.请问,黑洞已经证实存在吗?基本已经证实
黑洞
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.
(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
首先,对黑洞进行一下形象的说明:
黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引.黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
再从物理学观点来解释一下:
黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说,以第二宇宙速度(11.2km/s)来飞行就可以逃离地球,但是对于黑洞来说,它的第三宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,我们的眼睛就看不到任何东西,只是黑色一片。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看患�T谖颐堑哪院V泻诙纯赡苁且T抖�制岷诘摹5�⒐���锢硌Ъ一艚鹑衔�诙床⒉蝗绱蠖嗍�讼胂笾心茄�凇Mü�蒲Ъ业墓鄄猓�诙粗芪Т嬖诜�洌��液芸赡芾醋杂诤诙矗�簿褪撬担�诙纯赡懿⒚挥邢胂笾心茄�凇?
霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间
“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。
关于黑洞的文章:
自古以来,人类便一直梦想飞上蓝天,可没人知道在湛蓝的天幕之外还有一个硕大的黑色空间。在这个空间有光,有水,有生命。我们美丽的地球也是其中的一员。虽然宇宙是如此绚烂多彩,但在这里也同样是危机四伏的。小行星,红巨星,超新星大爆炸,黑洞……
黑洞,顾名思义就是看不见的具有超强吸引力的物质。自从爱因斯坦和霍金通过猜测并进行理论推导出有这样一种物质之后,科学家们就在不断的探寻,求索,以避免我们的星球被毁灭。
也许你会问,黑洞与地球毁灭有什么关系?让我告诉你,这可大有联系,待你了解他之后就会明白。
黑洞,实际上是一团质量很大的物质,其引力极大(仡今为止还未发现有比它引力更大的物质),形成一个深井。它是由质量和密度极大的恒星不断坍缩而形成的,当恒星内部的物质核心发生极不稳定变化之后会形成一个称为“奇点”的孤立点(有关细节请查阅爱因斯坦的广义相对论)。他会将一切进入视界的物质吸入,任何东西不能从那里逃脱出来(包括光)。他没有具体形状,也无法看见它,只能根据周围行星的走向来判断它的存在。也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来,但实际上根本用不着过分担心,虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据,就算它对距地球极近的物质产生影响时,我们也还有足够的时间挽救,因为那时它的“正式边界”还离我们很远。况且,恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。但这并不意味着我们就可以放松警惕了(谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢?),这也是人类研究它的原因之一。
我们已经了解了他可怕的吸引力,但没人清楚被吸入后会是怎样的一片景象。对此,学者、科学家们也是莫衷一是,众说纷纭的。有人认为,被他吸入的物质会被毁灭。有的人则认为,黑洞是通往另一宇宙空间的通道。到底被吸入之后会如何我们也不得而知,也许只有那些被吸进去的物质才了解吧!
黑洞只是宇宙千千万万奥秘中的一员,但我们探求它的小部分秘密就不知花费了多少时间,一代人的力量是有限的,但千百万代人的力量汇聚在一起就一定会成功,相信我们以及我们的后代在不久的将来会将黑洞以至整个宇宙的奥秘完全探求出来。
恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环.
黑洞
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.
(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
首先,对黑洞进行一下形象的说明:
黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引.黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
再从物理学观点来解释一下:
黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说,以第二宇宙速度(11.2km/s)来飞行就可以逃离地球,但是对于黑洞来说,它的第三宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,我们的眼睛就看不到任何东西,只是黑色一片。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看患�T谖颐堑哪院V泻诙纯赡苁且T抖�制岷诘摹5�⒐���锢硌Ъ一艚鹑衔�诙床⒉蝗绱蠖嗍�讼胂笾心茄�凇Mü�蒲Ъ业墓鄄猓�诙粗芪Т嬖诜�洌��液芸赡芾醋杂诤诙矗�簿褪撬担�诙纯赡懿⒚挥邢胂笾心茄�凇?
霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间
“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。
关于黑洞的文章:
自古以来,人类便一直梦想飞上蓝天,可没人知道在湛蓝的天幕之外还有一个硕大的黑色空间。在这个空间有光,有水,有生命。我们美丽的地球也是其中的一员。虽然宇宙是如此绚烂多彩,但在这里也同样是危机四伏的。小行星,红巨星,超新星大爆炸,黑洞……
黑洞,顾名思义就是看不见的具有超强吸引力的物质。自从爱因斯坦和霍金通过猜测并进行理论推导出有这样一种物质之后,科学家们就在不断的探寻,求索,以避免我们的星球被毁灭。
也许你会问,黑洞与地球毁灭有什么关系?让我告诉你,这可大有联系,待你了解他之后就会明白。
黑洞,实际上是一团质量很大的物质,其引力极大(仡今为止还未发现有比它引力更大的物质),形成一个深井。它是由质量和密度极大的恒星不断坍缩而形成的,当恒星内部的物质核心发生极不稳定变化之后会形成一个称为“奇点”的孤立点(有关细节请查阅爱因斯坦的广义相对论)。他会将一切进入视界的物质吸入,任何东西不能从那里逃脱出来(包括光)。他没有具体形状,也无法看见它,只能根据周围行星的走向来判断它的存在。也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来,但实际上根本用不着过分担心,虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据,就算它对距地球极近的物质产生影响时,我们也还有足够的时间挽救,因为那时它的“正式边界”还离我们很远。况且,恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。但这并不意味着我们就可以放松警惕了(谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢?),这也是人类研究它的原因之一。
我们已经了解了他可怕的吸引力,但没人清楚被吸入后会是怎样的一片景象。对此,学者、科学家们也是莫衷一是,众说纷纭的。有人认为,被他吸入的物质会被毁灭。有的人则认为,黑洞是通往另一宇宙空间的通道。到底被吸入之后会如何我们也不得而知,也许只有那些被吸进去的物质才了解吧!
黑洞只是宇宙千千万万奥秘中的一员,但我们探求它的小部分秘密就不知花费了多少时间,一代人的力量是有限的,但千百万代人的力量汇聚在一起就一定会成功,相信我们以及我们的后代在不久的将来会将黑洞以至整个宇宙的奥秘完全探求出来。
恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环.
斯皮策太空望远镜捕捉到的宇宙中隐藏黑洞的图片,其中黄色亮点表示一个内含“类星体”黑洞的遥远星系,它的外围被一层宇宙气体尘埃紧密环绕。
近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果,在宇宙中某一狭窄区域范围内,首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。
这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容,研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。
“深藏不露”的类星体
我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。
而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下,一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为"类星体"。
到目前为止,只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。
“充满”了黑洞的宇宙
近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。
来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示,“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞,放眼宇宙中的其它任何区域,我们完全可以大胆预测,必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着,一如我们原先推测的那样,在不为人知的宇宙深处,一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸,正借助着星际尘埃的隐蔽,在暗地里不断发展壮大着。”
黑洞模拟图片
上海科学家率国际小组拍摄到高分辨率“射电照片”
在我们生活的银河系中心位置,藏匿着一个人肉眼无法看见的“超级黑洞”:它的直径与地球相当,质量却至少是太阳的40万倍。它“吞噬”周围的所有物质,连光也无法逃逸出去。利用国际最先进的地面望远镜阵列,上海科学家领导的一个国际小组成功拍摄到了迄今为止最接近该黑洞的“射电照片”。
今天出版的英国《自然》杂志刊登了这一重大成果,并专门配发了评论。主持此项工作的中科院上海天文台沈志强研究员说,这是现有观测条件下,确认银河系中心存在该“超级黑洞”的最令人信服的证据。这个黑洞位于人马座方向,距地球约26000光年。
据悉,早在上世纪30年代,天文学家就从理论上预言了黑洞存在,但由于它本身不发光,因此,如何从观测上证实黑洞成为现代天体物理学最具挑战性的课题之一。近几年来,包括“哈勃”等空间和地面大型望远镜已经遴选出许多“候选黑洞”,其中离我们最近的银河系人马座目标是各国天文学家竞相研究的热点。
从1997年开始,利用位于北半球10个射电望远镜组成的阵列,沈志强领导的国际小组展开大量观测,并用新方法不断提高观测精度。在5年中,无线电波的“视线”一步步接近该黑洞,最终获得了世界上第一张3.5毫米波长的高分辨率图像。
“这是人类第一次看到距离黑洞中心如此近的区域,确实令人兴奋”,沈志强说。通过观测,科学家们发现,这个“超级黑洞”不仅质量极大、体积极小,且密度也十分惊人,比现有的“候选黑洞”密度要大10000亿倍以上。
根据黑洞理论,黑洞是由大质量的恒星坍缩形成的。此时原来构成恒星的物质集中于一“点”,其密度趋向无限大,以至于光都无法逃脱它的引力。因此从外界看,这种天体是全黑的。由于黑洞的这一特点,使得天文学家寻找黑洞的工作十分困难。天文学家只能根据黑洞能够剧烈地“吞噬”它附近的天体这一性质,确定其存在。
通常黑洞有三种类型,一种是位于星系中央的“超级黑洞”,另一种是恒星级的黑洞,其质量大概有数十个太阳左右。还有是介于两者中间的“中等质量黑洞”。
近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果,在宇宙中某一狭窄区域范围内,首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。
这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容,研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。
“深藏不露”的类星体
我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。
而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下,一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为"类星体"。
到目前为止,只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。
“充满”了黑洞的宇宙
近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。
来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示,“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞,放眼宇宙中的其它任何区域,我们完全可以大胆预测,必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着,一如我们原先推测的那样,在不为人知的宇宙深处,一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸,正借助着星际尘埃的隐蔽,在暗地里不断发展壮大着。”
黑洞模拟图片
上海科学家率国际小组拍摄到高分辨率“射电照片”
在我们生活的银河系中心位置,藏匿着一个人肉眼无法看见的“超级黑洞”:它的直径与地球相当,质量却至少是太阳的40万倍。它“吞噬”周围的所有物质,连光也无法逃逸出去。利用国际最先进的地面望远镜阵列,上海科学家领导的一个国际小组成功拍摄到了迄今为止最接近该黑洞的“射电照片”。
今天出版的英国《自然》杂志刊登了这一重大成果,并专门配发了评论。主持此项工作的中科院上海天文台沈志强研究员说,这是现有观测条件下,确认银河系中心存在该“超级黑洞”的最令人信服的证据。这个黑洞位于人马座方向,距地球约26000光年。
据悉,早在上世纪30年代,天文学家就从理论上预言了黑洞存在,但由于它本身不发光,因此,如何从观测上证实黑洞成为现代天体物理学最具挑战性的课题之一。近几年来,包括“哈勃”等空间和地面大型望远镜已经遴选出许多“候选黑洞”,其中离我们最近的银河系人马座目标是各国天文学家竞相研究的热点。
从1997年开始,利用位于北半球10个射电望远镜组成的阵列,沈志强领导的国际小组展开大量观测,并用新方法不断提高观测精度。在5年中,无线电波的“视线”一步步接近该黑洞,最终获得了世界上第一张3.5毫米波长的高分辨率图像。
“这是人类第一次看到距离黑洞中心如此近的区域,确实令人兴奋”,沈志强说。通过观测,科学家们发现,这个“超级黑洞”不仅质量极大、体积极小,且密度也十分惊人,比现有的“候选黑洞”密度要大10000亿倍以上。
根据黑洞理论,黑洞是由大质量的恒星坍缩形成的。此时原来构成恒星的物质集中于一“点”,其密度趋向无限大,以至于光都无法逃脱它的引力。因此从外界看,这种天体是全黑的。由于黑洞的这一特点,使得天文学家寻找黑洞的工作十分困难。天文学家只能根据黑洞能够剧烈地“吞噬”它附近的天体这一性质,确定其存在。
通常黑洞有三种类型,一种是位于星系中央的“超级黑洞”,另一种是恒星级的黑洞,其质量大概有数十个太阳左右。还有是介于两者中间的“中等质量黑洞”。
这个问题在高一有讲,黑洞的形成其实很简单,
每一个恒星(讲俗一点就是“太阳”)都有自己的寿命,但寿命结束的时候,自己就会慢慢压缩,根据万有引力的定律,我们可以知道物体质量越大,引力就越大,当死亡的恒星压缩到一定程度时,万有引力变得超大,连光都能吸进去,在一些星系图片中就可以观察到。
(打到手都嘛了,你不给分也得说声谢谢阿~)
每一个恒星(讲俗一点就是“太阳”)都有自己的寿命,但寿命结束的时候,自己就会慢慢压缩,根据万有引力的定律,我们可以知道物体质量越大,引力就越大,当死亡的恒星压缩到一定程度时,万有引力变得超大,连光都能吸进去,在一些星系图片中就可以观察到。
(打到手都嘛了,你不给分也得说声谢谢阿~)
没有,仅发现某些地方存在强引力不可见区域
是,但人没有亲眼看见过,只是通过仪器检测而来的。
本文标题: 天文学家在 Palomar 5 星团中发现 100 多个隐藏黑洞,哪些细节最值得广大观众关注
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