黑洞的名稱是怎么來的黑洞有哪些具體的表現(xiàn)形式

黑洞的名稱是怎么來的黑洞有哪些具體的表現(xiàn)形式

黑洞是現(xiàn)代廣義相對論中，存在于宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強(qiáng)大，使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。故而，“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。下面小編就為大家?guī)碓敿?xì)的介紹，一起來看看吧!

1916年，德國天文學(xué)家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦場方程的一個真空解，這個解表明，如果一個靜態(tài)球?qū)ΨQ星體實際半徑小于一個定值，其周圍會產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即存在一個界面——“視界”，一旦進(jìn)入這個界面，即使光也無法逃脫。這個定值稱作史瓦西半徑，這種“不可思議的天體”被美國物理學(xué)家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質(zhì)量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因黑洞引力帶來的加速度導(dǎo)致的摩擦而放出x射線和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可借由間接觀測恒星或星際云氣團(tuán)繞行軌跡，還可以取得位置以及質(zhì)量。

北京時間2019年4月10日21時，人類首張黑洞照片面世，該黑洞位于室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個陰影，周圍環(huán)繞一個新月狀光環(huán)。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。

表現(xiàn)形式

據(jù)英國媒體報道，一項新的理論指出黑洞的死亡方式可能是以轉(zhuǎn)變?yōu)榘锥吹姆绞竭M(jìn)行的。理論上來說，白洞在行為上恰好是黑洞的反面——黑洞不斷吞噬物質(zhì)，而白洞則不斷向外噴射物質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)最早是由英國某雜志網(wǎng)站報道的，其理論依據(jù)是晦澀的量子引力理論。

恒星的時空扭曲改變了光線的路徑，使之和原先沒有恒星情況下的路徑不一樣。光在恒星表面附近稍微向內(nèi)偏折，在日食時觀察遠(yuǎn)處恒星發(fā)出的光線，可以看到這種偏折現(xiàn)象。當(dāng)該恒星向內(nèi)坍塌時，其質(zhì)量導(dǎo)致的時空扭曲變得很強(qiáng)，光線向內(nèi)偏折得也更強(qiáng)，從而使得光子從恒星逃逸變得更為困難。對于在遠(yuǎn)處的觀察者而言，光線變得更黯淡更紅。

最后，當(dāng)這恒星收縮到某一臨界半徑(史瓦西半徑)時，其質(zhì)量導(dǎo)致時空扭曲變得如此之強(qiáng)，使得光向內(nèi)偏折得也如此之強(qiáng)，以至于光也逃逸不出去。這樣，如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能逃逸，都會被拉回去。也就是說，存在一個事件的集合或時空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者，這樣的區(qū)域稱作黑洞。將其邊界稱作事件視界，它和剛好不能從黑洞逃逸的光線的軌跡相重合。

與別的天體相比，黑洞十分特殊。人們無法直接觀察到它，科學(xué)家也只能對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。而使得黑洞把自己隱藏起來的的原因即是彎曲的時空。根據(jù)廣義相對論，時空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光程傳播，但相對而言它已彎曲。在經(jīng)過大密度的天體時，時空會彎曲，光也就偏離了原來的方向。

在地球上，由于引力場作用很小，時空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，時空的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)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(dá)地球。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(shù)。

更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達(dá)地球，它朝其它方向發(fā)射的光也可能被附近的黑洞的強(qiáng)引力折射而能到達(dá)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(cè)面”、甚至“后背”，這是宇宙中的“引力透鏡”效應(yīng)。

這張紅外波段圖像拍攝的是我們所居住銀河系的中心部位，所有銀河系的恒星都圍繞銀心部位可能存在的一個超大質(zhì)量黑洞公轉(zhuǎn)。據(jù)美國太空網(wǎng)報道，一項新的研究顯示，宇宙中最大質(zhì)量的黑洞開始快速成長的時期可能比科學(xué)家原先的估計更早，并且仍在加速成長。

一個來自以色列特拉維夫大學(xué)的天文學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)，宇宙中最大質(zhì)量黑洞的首次快速成長期出現(xiàn)于宇宙年齡約為12億年時，而非之前認(rèn)為的20~40億年。天文學(xué)家們估計宇宙的年齡約為138.2億年。

同時，這項研究還發(fā)現(xiàn)宇宙中最古老、質(zhì)量最大的黑洞同樣具有非?？焖俚某砷L。有關(guān)這一發(fā)現(xiàn)的詳細(xì)情況發(fā)表在《天體物理學(xué)報》雜志上。

如果黑洞足夠大，宇航員會開始覺察到拉著他腳的重力比拉著他頭的重力更強(qiáng)大，這種吸引力拖著他無情地向下落，重力差會迅速加大而將他撕裂(拉伸線)，最終他的遺體會被分解而落入黑洞那無限致密核心。

普金斯基和他的兩個學(xué)生艾哈邁德·艾姆哈里、詹姆斯·薩利，加上該校的另一位弦理論學(xué)家唐納德·馬洛夫一起，對這一事件進(jìn)行了重新計算。根據(jù)他們的計算，卻呈現(xiàn)出完全不同的另一番場景：量子效應(yīng)會把事件視界變成沸騰的粒子大漩渦，任何東西掉進(jìn)去都會撞到一面火焰墻上而被瞬間烤焦。

美國宇航局有關(guān)一個超大質(zhì)量黑洞及其周圍物質(zhì)盤，炙熱的物質(zhì)團(tuán)(一個呈粉紅色，一個呈黃色)每一個的體積都與太陽相當(dāng)，環(huán)繞距離黑洞較近的軌道運(yùn)行?？茖W(xué)家認(rèn)為所有大型星系中心都存在超大質(zhì)量黑洞。黑洞一直在吞噬被稱之為“活躍星系核”的物質(zhì)。由于被明亮并且溫度極高的下落物質(zhì)盤環(huán)繞，黑洞的質(zhì)量很難確定。根據(jù)刊登在《自然》雜志上的一篇研究論文，基于對繞黑洞運(yùn)行物質(zhì)旋轉(zhuǎn)速度的計算結(jié)果，37個已知星系中心黑洞的質(zhì)量實際上低于此前的預(yù)計。

什么是黑洞?黑洞是怎樣形成的?

簡介: 黑洞是密度超大的星球,吸納一切,光也逃不了.(現(xiàn)在有科學(xué)家分析,宇宙中不存在黑洞,這需要進(jìn)一步的證明,但是我們在學(xué)術(shù)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(nèi)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＂．據(jù)猜測，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特殊的大質(zhì)量超巨星坍塌收縮時產(chǎn)生的。另外，黑洞必須是一顆質(zhì)量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的，質(zhì)量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞的．（有關(guān)參考：《時間簡史》——霍金?6?1著） 形成: 200多年前，偉大的科學(xué)家牛頓正在蘋果樹下休息，忽然，一個熟透了的蘋果掉在他身旁，激發(fā)了他的靈感，促使他發(fā)現(xiàn)了地球的引力。對天體來說，質(zhì)量大的天體，它的引力也大。如月球的質(zhì)量比地球小得多，因此月球的引力也小。一個在地球上重75公斤的人登上月球，他的重量變成12.5公斤了。還有這么一個特殊的天體，它的質(zhì)量比太陽還要大得多，所以它的引力也超常的巨大，無論什么物體只要靠近它，就會被它吞沒，就連速度很快的光線也無法逃脫，被它緊緊地吸住，不能再出來。正因為光線也會被它吞沒，所以我們就看不見這個特殊的天體，天文學(xué)家就把它叫做“黑洞”。一切物體只要被它吸進(jìn)去就再也出不來，就像掉進(jìn)無底洞一樣，只進(jìn)不出。 實際上黑洞并不是一個實在的星球，而是一個天區(qū)，黑洞的物質(zhì)都集中在這個天區(qū)的中心，它有極強(qiáng)的引力。被吸進(jìn)去的外來物體就像水流入下水道那樣，成螺旋狀地被卷進(jìn)去。由于摩擦生熱，物體進(jìn)入黑洞后，黑洞的溫度可升高到幾百萬度。另外，物體在進(jìn)入黑洞永遠(yuǎn)消失之前，會發(fā)射出粒子束，如X射線?？茖W(xué)家們用儀器去測試這種X射線，從而探尋黑洞的存在。 究竟黑洞是怎么形成的呢？我們知道，天體受到兩種力的約束，一是向內(nèi)的引力，一是向外的壓力。如果壓力大于引力，天體就膨脹。反之，引力大于壓力，天體就會坍縮。絕大多數(shù)的恒星是由氫和氦組成的，而氫是核反應(yīng)所需要的重要元素。恒星內(nèi)部不停地進(jìn)行核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生向外膨脹的壓力。一顆比太陽大的恒星，核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的壓力能與引力相抗衡。一旦恒星內(nèi)部進(jìn)行核反應(yīng)的材料用完后，巨大的引力會使恒星向內(nèi)坍縮，就像房屋斷了橫梁和支柱后，會向中心坍去。天體坍縮時，體積迅速縮小，而它的密度卻迅速增大，這時所形成的特殊天體就是黑洞。 黑洞原先是通過嚴(yán)格的物理規(guī)律預(yù)言出來的。但是，最近美國宇航局所屬的戈達(dá)德空間飛行中心的科學(xué)家分析了天文衛(wèi)星從黑洞的X射線所獲得的數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)NGC3516星系中心近旁鐵原子的X射線光譜揭示，有物質(zhì)以每秒2917公里的速度，被吸入星系內(nèi)不見了?？茖W(xué)家指出，這是人們第一次觀測到黑洞吸進(jìn)物質(zhì)的直接證據(jù)。 神秘的黑洞一直是科學(xué)家十分關(guān)注的熱點，還有許多未解之謎。

黑洞是什么？怎么形成的？黑洞里面是什么樣子？

問：黑洞通向哪里？

答 ：讓我們從黑洞是什么開始回答這個問題。

黑洞產(chǎn)生于龐大恒星的隕落。恒星的質(zhì)量非常大，這意味著恒星的引力也非常大，正是引力使你可以站在地球上，而不會飄向太空。

圖解：位于M87中心的超大質(zhì)量黑洞，推估質(zhì)量達(dá)太陽的數(shù)十億倍。這是人類史上第一張直接對黑洞觀測的天文影像，由事件視界望遠(yuǎn)鏡所拍攝，發(fā)表于2019年4月10日。

恒星是由大量灼熱的氣體組成的星體，釋放出大量的熱量，從里往外地推動恒星。

通常來說，引力產(chǎn)生的拉力和熱力產(chǎn)生的推力會彼此平衡，但是隨著恒星“漸入暮年”，它將燃盡內(nèi)部的燃料，推力也會逐漸減小。此時引力大獲全勝，恒星所有的物質(zhì)由于引力被向內(nèi)拉去，最終成為一個點，就是我們所說的黑洞。

黑洞無法逃離

因為黑洞是由大量物質(zhì)擠在很小的空間而形成的（用物理學(xué)語言說叫做密度很大），它能夠產(chǎn)生巨大的引力，吸引一切靠近它的東西。

它產(chǎn)生的拉力非常強(qiáng)大，如果你過于靠近它，甚至拼盡全力快速經(jīng)過它，都免不了被吸過去的命運(yùn)。這被航天學(xué)家稱作黑洞表面，一旦落入黑洞表面就絕無可能逃離。

圖解：大麥哲倫云面前的黑洞（中心）的模擬視圖。請注意引力透鏡效應(yīng)，從而產(chǎn)生兩個放大，以星云最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現(xiàn)在頂部，扭曲成一個弧形。

黑洞之所以叫做黑洞，是因為如果我們給黑洞拍一張照片，照片上什么也看不到，沒有光線能夠從黑洞中逃逸出來，而相機(jī)的原理就是記錄光線，你只能看到黑洞周圍黑黢黢的一個環(huán)。

圖解：上：藝術(shù)家描繪超大質(zhì)量黑洞從鄰近的星體上抽走物質(zhì)。 左下：超大質(zhì)量黑洞的X光映像。 右下：超大質(zhì)量黑洞的光學(xué)映像。

可惜的是，沒有照相機(jī)能做到。航天學(xué)家們只能通過黑洞拉扯物體，趁物體尚未被完全吸進(jìn)去的過程來一窺其貌。沒有辦法看到黑洞里面的樣子

所以，黑洞通向何方？

圖解：超大質(zhì)量黑洞從吸積盤中吸積的概念圖。

現(xiàn)在，讓我們來回答這個大問題：當(dāng)你進(jìn)入黑洞之后，會發(fā)生什么？答案目前尚不可知，但我們正在試著解答！

一個說法認(rèn)為，黑洞是蟲洞的大門，蟲洞連接著兩個平行的空間，這意味著你可以跳進(jìn)黑洞，然后來到宇宙的另一個角落，甚至是一個與我們的宇宙完全不同的 平行宇宙。

圖解：若地面附近有一個蟲洞，它可能是這樣的

航天學(xué)家花了大量的時間試圖描繪蟲洞的結(jié)構(gòu)和原理，但除非能找到真正“看到”黑洞的方法，否則我們永遠(yuǎn)無法得知進(jìn)入黑洞后是怎樣的情景。

也許有一天你會變成一個科學(xué)家，解決這些未解之謎，所以繼續(xù) 探索 這些神奇的問題吧！

相關(guān)知識延伸閱讀

在廣義相對論中，白洞是一種理論推測出來的時空區(qū)域，物質(zhì)與光線無法進(jìn)入這個區(qū)域中，但是可以從這個區(qū)域中向外出現(xiàn)。白洞的性質(zhì)與黑洞相反，光與物質(zhì)可以進(jìn)入黑洞中，但是無法從黑洞中離開。這個理論最早由伊戈爾·德米特里耶維奇·諾維科夫在1964年根據(jù)對史瓦西解的計算，而提出這個假設(shè)。

圖解：最大擴(kuò)展黑洞時空結(jié)構(gòu)圖。水平方向是空間，垂直方向是時間。

目前已經(jīng)有許多證據(jù)顯示黑洞存在，到現(xiàn)在還沒有任何證據(jù)表明白洞存在，因此白洞仍然只是一種由理論推導(dǎo)而出的假想星體。白洞的存在也違反熱力學(xué)定理，因為熱力學(xué)認(rèn)為熵不是保持不變就是增加，但白洞會使熵減少。于2012年發(fā)表的一篇論文認(rèn)為宇宙形成最初的大爆炸是短暫噴發(fā)的白洞。在論文中，作者還認(rèn)為白洞理論可以解釋2006年發(fā)現(xiàn)的伽瑪射線暴——GRB 060614。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. Ayue- theconversation

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黑洞是怎么產(chǎn)生的？

黑洞，是現(xiàn)代廣義相對論中，宇宙空間內(nèi)存在的一種超高密度天體，由于類似熱力學(xué)上它是完全不反射光線的黑體，故名為黑洞。黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的（太陽五萬億年后也許也會變?yōu)橐粋€黑洞）。黑洞的質(zhì)量極其巨大，而體積卻十分微?。ㄐ〉揭苍S只有一個足球場那么大），它產(chǎn)生的引力場極為強(qiáng)勁，以至于任何物質(zhì)和輻射在進(jìn)入到黑洞的一個臨界點時，便再無力逃脫，甚至目前已知的傳播速度最快的光也會被吸引進(jìn)去。黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程；某一個恒星在準(zhǔn)備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內(nèi)部的空間和時間。首先4個氫原子會聚變?yōu)橐粋€氦原子，然后每4個氦原子和2個氫原子會聚變?yōu)?個鋰離子，之后會按照化學(xué)元素周期表那樣進(jìn)行下去，直到鐵原子形成后，整個星體便會無限坍縮下去，密度急劇增大，引力也急劇增強(qiáng)，直至其體積小于史瓦西半徑，并使時空扭曲之后，便形成了黑洞。

與別的天體相比，黑洞十分特殊。人們無法直接觀察到它，科學(xué)家也只能對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。而使得黑洞把自己隱藏起來的原因即是彎曲的時空。根據(jù)廣義相對論，時空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光程傳播，但相對而言它已彎曲。在經(jīng)過大密度的天體時，時空會彎曲，光也就偏離了原來的方向。

宇宙黑洞是什么？黑洞是怎樣形成的?黑洞里面有什么?

觀點：黑洞通常都出現(xiàn)在宇宙物質(zhì)的包圍之中，不大可能有一個黑洞會沖破層層物質(zhì)的包圍，和另一個黑洞相遇。你問黑洞的內(nèi)部是什么呢？應(yīng)該說，是更強(qiáng)大的負(fù)空間，更深層的虧空。倘若真的會有物質(zhì)被黑洞吸入，同樣也會被它的負(fù)空間性所“消化”掉，但這會減緩黑洞自身的滅盡過程。不過這黑洞不是一個過道兒，不會是從這邊進(jìn)，再從那邊吐出什么來。它的方向是從半有半無走向徹底的無，它只能是越來越走向沒有。
不論是哪一枚星體的形成，都需要經(jīng)歷若干階段，我把它歸納成為是從無，到半有，到全有。而一枚星體的潰滅呢，同樣也要經(jīng)歷若干階段，只不過程序剛好相反，是從星體物質(zhì)的全有，到半有，最后到星體物質(zhì)的全無。所謂黑洞，正是對宇宙中已經(jīng)死亡了的星體，在再度歸回到“無星體”及“無物質(zhì)”狀態(tài)過程中的一段描述。

　　像一切生命都有聚散循環(huán)一樣，所有星體同樣也充滿了興滅變化。在宇宙宏大的周而復(fù)始之中，黑洞堪稱是每一個星體必然的宿命——星體由盛至衰，最后潰散，它曾經(jīng)擁有的飽滿充實，融解融化一般消失殆盡，星體物質(zhì)先前那份實實在在的占位空間，現(xiàn)在竟然成了一個非物質(zhì)的“空殼”。

　　星體的物質(zhì)空間一旦蕩然無存，也就是說原本好端端的星體一旦淪為“空殼”的處境，勢必會面臨四周圍宇宙泛空間物質(zhì)的巨大壓力，這使得“空殼”的內(nèi)部，也就是黑洞的內(nèi)部，會呈現(xiàn)出一種負(fù)空間的狀態(tài)，仿佛可以往里吞噬、往里吸攝、往里充填一般。

　　在星體滅亡的全程中，負(fù)空間狀態(tài)只是其中的一個片段，它意味著宇宙充盈著物質(zhì)世界出現(xiàn)了一塊暫時的虧空。但也意味著可以通過這種虧空，達(dá)到新的平衡。

　　一個黑洞就是一個星體的遺址，因此宇宙中不可能只有一個黑洞，而是所有的星體最后都將經(jīng)歷黑洞的必然之路。不過黑洞通常都“鑲嵌”在宇宙物質(zhì)的重重包圍中，沒有哪一個黑洞能突破重圍，去和另外一個黑洞約會。至于黑洞的內(nèi)部是什么？應(yīng)該說越是黑洞的核心，就是越強(qiáng)大的負(fù)空間和越深層的虧空。

　　如果真的有什么物質(zhì)不小心被黑洞吸入，同樣會被黑洞的負(fù)空間性所“消化”。而不會有生還的力量，即不可能產(chǎn)生新物質(zhì)的銳變。它們只能乖乖的，隨大流兒一般跟著星體的滅亡、物質(zhì)的滅亡、空間的滅亡，從原來的有物質(zhì)，走向半有物質(zhì)，直至最后的沒有物質(zhì)，完成物質(zhì)運(yùn)動的三部曲。但負(fù)空間的這種疏漏會減緩黑洞自身滅盡的過程，故有害而無益。

　　當(dāng)你了解了黑洞的本質(zhì)后，就會明白黑洞不是一個過道兒，不會是從這邊進(jìn)，從那邊再吐出什么來。它的方向是從半有半無走向徹底的無，它只能是越來越走向沒有物質(zhì)。

　　黑洞反映了星體物質(zhì)從半有向全無的過渡，這個宇宙泛空間體系的非平衡性過渡，類似于“場”的范疇。

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