什么是黑洞.黑洞在哪儿?

什么是黑洞.黑洞在哪儿?


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“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。
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恒星死亡,坍塌以后,缩小,缩小再缩小,最后变成一个密度无穷大,温度无穷高,所占空间无穷小的天体。 
最主要原因就是因为温度差异,以及视觉差异
太阳就有 
早在1800年,拉普拉斯(第一个提出星云假说的人)就指出,一个物体的表面积和密度越大,那么它的表面引
力和逃逸速度也就越大。物体的大面积和大质量相结合会产生很大的表面引力,以至于它的逃逸速度将等于甚至超
过光速,在这种情况下,物体不向外发光。当时,这个假设只被认为是个理想的推测,因为关于物体处于上述状态
时的极大面积和极稠密度,我们还一无所知。
1939年,奥本海默研究了中子星的特性,并指出如果中子星的质量超过3.2 个太阳质量,中子就无法与自身引
力相抗衡,从而发生中子塌陷。这时没有任何力量能够抵挡住引力的作用,经过引力作用后中子会形成一个奇异点,
一个没有体积只有大质量和高密度的点。就像拉普拉斯推测的那样,这样的超中子星不会向外发光。它被描述成一
个无限深的空间洞,任何落在它上面的物体都会被它吞没,而且这些被吞没的物体不可能再出来,即使是光也不能
逃出来。美国物理学家约翰。阿基伯德。维勒给它起了一个相应的名字叫黑洞。
英国物理学家史蒂芬。威廉。哈肯在1970年时指出黑洞可能会慢慢地消失,即黑洞并不是绝对永远存在的物体。
黑洞最易在恒星表面最厚的地方和恒星碰撞最频繁的地方形成,这时恒星会吸在一起形成可以坍陷的大质量物
体。
黑洞通常出现在球状星云的中心,并且更多的时候会出现在银河系的中心。
事实上,在人马座方向上银河系的小核心是非常活跃的——这就是说它释放出的巨大能量(央斯基就是从这个
核心首次发现了太阳系外的放射源)使天文学家有理由确信,在中心处有一个由大约一亿个恒星组成的黑洞。这样
一个巨大的黑洞将会随着它吞食附近的物体而继续变大,甚至可以吞食所有的恒星。但是无论如何,在不远的将来
整个银河系还没有被吞食掉的危险,因为黑洞不可能把它周围的物质吞食干净。
在茫茫宇宙中,人们该怎样观察黑洞来决定它是否真的存到它。当物质被绕着黑洞飞快旋转的引力源吸入黑洞
时,会发生碰撞释放能量,以螺旋状进入黑洞。在螺旋下降过程中会发射X 射线,所以当天空中有X 射线被释放时,
我们至少可以判断出那里有黑洞存在的可能。遗憾的是,某些其他过程也释放X 射线,所以,上述结论只能判断黑
洞存在的可能性而无其他用处。即使我们知道星系的中心很活跃并产生大量的射线,我们也不能把它当作黑洞存在
的直接证据。
假设黑洞是密近双星系统的一部分,普通的恒星是它的另一部分。由一个白矮星和一个普通恒星组成的密近双
星系统是一颗新星。由两个中子星组成的密近双星系统也是存在的,有关它们运动的研究可以证实爱因斯坦的相对
论。那么,为什么说密近双星系统是由一个黑洞和一个普通恒星组成的呢?如果存在这样一个物质,它从普通恒星
中被吸入黑洞并在螺旋下降时发射X 射线,因为物质的吸引是无规律的,所以发射的X 射线在性质和强度上也产生
无规律的变化。
1965年,在天鹅座中探测到一个特殊的强X 射线源,并命名为天鹅座X -1.1971年,一个X 射线探测火箭表明,
天鹅座X -1 发射的X 射线是无规律的,从而证实了黑洞存在的可能性。人们立刻投入极大的关注对天鹅座X -1
进行研究,发现在天鹅座附近有一颗大而热的蓝白恒星,据估计这颗恒星比我们的太阳大30倍。这颗恒星和X 射线
源绕着彼此互相旋转,从引力中心的位置判断,这个X 射线源是我们太阳的5 —8 倍。因为它无法被我们看见,所
以一定是坍缩后的小尺寸恒星,又因为它的质量很大,不可能是一个中子星,所以它肯定是一个黑洞。
这就是我们所知道的有关黑洞的最新知识,很多天文学家都认为天鹅座X -1 是黑洞,并确信黑洞一定存在而
且可能很普遍存在。 
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恒星的生命是星云-恒星-红巨星-白矮星-中子星(或是脉冲星)-黑洞-超新星爆发(或是白洞)-星云这个过程周而复始. 
银河系中心 
在天文学上的黑洞,指的是这样一种天体:该天体的引力十分强大,大到在它的吸引范围内任何物质都将被它吸引过去,以至于连光线也不能从该天体上逃逸出去,在外界看来,就象一个深不可测的黑洞,因此物理学家将该天体命名为黑洞。
黑洞存在于宇宙之中。根据现代天文学家的观察,认为我们的银河系中心就有许多黑洞。 


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