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黑洞是什么神秘的东西

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发表于 2024-12-14 17:22:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
黑洞是什么神秘的东西

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发表于 2024-12-14 17:26:37 | 显示全部楼层
黑洞这种东西是约翰惠勒在上世纪70年代的时候提出来的概念,根据相对论里面的空间弯曲-引力等效理论演算出到一个极致的理论天体。基本理论是,当一个物体致密度(记得不是重量、不是体积、不是密度,是致密度,支撑力和密度的一种量化关系)够大的时候,该物体就会撑不住自身的万有引力,整体结构向心收缩,这种收缩同时改变物质的属性,从量子级别开始,典型的可观察的星体包括白矮星和中子星。
    经过印度裔天体物理学家钱德拉赛卡的计算(这个参数叫做钱德拉赛卡极限),质量超过小于1.5个太阳重量的天体,在核燃料耗尽之后,会被自身引力引发向内坍缩到电子简并态(所有的原子结构被破坏,电子门被从原子核中拉出,整个星体相当于一个巨大的原子,中心是中子质子,外层是压在一起的电子)物质组成的星体,这种电子简并态物质的密度大概以每立方厘米成百吨级计算,这种形体叫做白矮星,因为带有强力电荷,因此伴有强烈的放射性,在射电望远镜中看来会相当明亮,而体积又大大减小,所以叫做白矮星。当质量在1.5-4倍太阳的恒星核燃料耗尽后,会被自身引力引发向心坍缩到中子简并态(概念参见上述电子简并态的解释)物质组成的星体,也就是说整个星体以前的组成物质的原子核彻底被挤在一堆,整个星体相当于一个巨型的中子,因此这种星体叫做中子星,中子星物质密度大概是每立方厘米百万吨级计算,也伴有强烈的辐射。
    上述两种特殊星体因为其辐射和质量的特殊性,都是很容易观察到得。因为这两种星体因为密度大,因此引力很强,周围的物体都会被其引力场俘获,因此物理学家根据计算,当质量超过3倍太阳的恒星坍缩的时候,最终产生星体的引力就会足够大到连周围的光子也会被其引力场给俘获,也就是说周围的光线也会被它给吸进去,所以约翰惠勒起了个名字叫做black hole,黑洞。我们是没法直接对这种天体观察的,因为它不反光,吸收所有光线。但正是这种特性,我们可以用一些间接手段进行观察,例如观察其周围时空(光线)弯曲状况、发光物质流向状况等,天体物理学家称之为给黑洞“照明”。
    要想解释清楚黑洞,你需要了解的概念应当包括:恒星演化、相对论引力学、量子力学、时空结构等等。有些初级的科普读物很有帮助,例如卡尔萨根的《宇宙》、约翰-皮尔-卢米涅的《黑洞》。这些都是很通俗易懂又包含全面的书籍。

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发表于 2024-12-14 17:28:41 | 显示全部楼层
很多黑洞仅仅是打质量恒星演化的重点。这些恒星的质量在太阳的10倍以上。在他们的一生中,总有两种不同的力量在相互抗衡:自身的引力向内施压,而内部热核聚变反应所产生的能量则向外施压。当这两种力量不分伯仲的时候,恒星就处于较为稳定的状态。但恒星内部用于热核聚变的燃料终有一天要用尽,当这一天来临时,力量的悬殊就会显现出来。一旦引力占了上风,恒星就无可避免的向内坍缩,并且引力的作用会越来越剧烈。随着恒星的物质变得越来越致密,当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。
   
另外,宇宙中还有一些质量非常巨大的黑洞,他们位于星系和类星体的中心。比如我们银河系的中心就有一颗超大质量的黑洞,它的质量是太阳的400万倍。这些黑洞的形成过程还不完全清晰。但不论哪种黑洞,他们都不过是天体的一种极端的存在形式。

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发表于 2024-12-14 17:38:20 | 显示全部楼层
恒星在自身引力的作用下要向内压缩,形成高温高压。最终达到可以产生核聚变的程度。而核聚变向外的辐射可以抵御恒星自身的压缩,从而达到一种动态的平衡。但如果恒星的质量过大,就会无限的向中心压缩,这就是黑洞。任何物体进入黑洞后都会无限的向中心压缩,最终只有质量、电荷、角动量三个物理量还存在。黑洞的引力极为强大,大到物体即使达到光速也无法逃脱,而光速是宇宙中最快的速度,所以黑洞不会发出任何光线,看起来是黑的,所以叫黑洞。虽然我们无法直接观测到黑洞,但可以根据周围物体的状况推导黑洞的存在。例如物体在向黑洞陷落时会发出很强的γ射线,又如黑洞会弯曲经过它附近的光线等。天鹅座X-1射线源就是第一个被证认出来的黑洞。河外星系M87的星系核也是高度怀疑是黑洞的天体。

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发表于 2024-12-14 17:45:53 | 显示全部楼层
这么说吧,比如两个人扯着一块弹力较好的布,然后你放个蓝球上去,那么你会看到布向下凹了进去;凹的范围等同于蓝球大小;然后你放个小点的实心球在布上,你会看见布凹的深点,从布下面看就成了一个漏斗那样的形状了;如果你放个铅球上去,那么就看到布会凹的很深很深,从下面看就像一条管子似的。

现在你就把那个铅球想像成黑洞的本体,那条管子就是黑洞,然后布表面上的凹下去的那个圆圈就叫做视界.最后你随便拿些什么东西在布上滚过去,你会发现只要经过那个圆圈(视界)范围的东西全部会掉进管子里,然后跌到铅球的表面上,而且是没办法从里面出来的。(除非你去拿)这些就是黑洞性质的演示了....

至于黑洞的本体是什么,那就是比太阳质量还大,但比体积比地球还小的天体,更形象的说:如果地球这种质量的天体要变成黑洞的话,那么就要缩成碗豆那么大小....

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发表于 2024-12-14 17:52:43 | 显示全部楼层
密度大的无法想象,所以引力也非常大,光线的速度也逃脱不了它的引力,传播路线也被吸收了。所以想象的说是黑洞
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