Ⅰ "天文學家:先生,請問黑洞是什麼>
「黑洞」很容易讓人望文生義地想像成一個「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。當恆星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什麼影響,從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小,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恆星表面。
等恆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,恆星就變成了黑洞。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。
那麼,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恆星演化而來的。
我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時,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,直到最後形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。
質量小一些的恆星主要演化成白矮星,質量比較大的恆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於三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那麼將再沒有什麼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於零、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,從而切斷了恆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。那麼,黑洞是怎麼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,由於引力場作用很小,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恆星發出的光,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,有些恆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恆星的「臉」,還同時看到它的側面、甚至後背!
「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。
Ⅱ 天文學家研究黑洞對於人類有何幫助
關於我們人類對於宇宙探索穩步向前當中,關於近些時候美國聯合中國以及世界上的其他國家一起向全世界公布了,在2018年我們拍攝的黑洞照片。這是人類首次公布關於黑洞的照片,在以前的時候,我們對於黑洞是非常的好奇,而這一概念也只不過出現在一些科幻小說,或者一些較為高端的科技,或者天文學報刊當中。那麼關於天文學家研究黑洞對於人類有何幫助?這其中答案有以下幾點。
三、關於關於如果在有一天黑洞出現在我們人類星球的附近,我們能否躲避?最後就是如果有一天黑洞出現在我們人類星球附近,我們能否找到方法能夠進行躲避,這也是天文學家在研究黑洞的主要原因。
Ⅲ 天文學家發現黑洞竟可以打嗝是真的嗎
事實證明,黑洞有和人類打嗝相似的習慣,天文學家剛剛捕獲了宇宙最具破壞性的實體之一黑洞打嗝的照片證據,這個黑洞並不是一次打嗝,而是連續兩次打嗝。
不管是我們人類,又或是小動物,「打嗝」可以說是一件比較司空見慣的事情。但是對於宇宙中的黑洞,如果我說它也會打嗝,你會信嗎?
科學家利用人類最強大的太空觀測工具 - 哈勃望遠鏡和錢德拉太空望遠鏡-已經在兩個不同的事件中觀測到了在遙遠的星系中噴射熱氣的黑洞。這個名為SDSS J1354+1327的星系距離地球約8億光年。
本周在美國天文學會(American Astronomical Society)的一次會議上天文學家介紹了這些觀測結果,在最清晰的照片中,一個巨大的打嗝開始從黑洞左上方射出,而一個較舊的打嗝的殘余物可以被發現仍然在下面消散。雖然這兩個事件被認為間隔了大約十萬年,但是當我們談論黑洞活動的時候,這實際上是一個非常短的時間。研究人員認為,黑洞之所以打嗝,因為它正在消耗大量的附近物質。這個黑洞的大肚子正在吮吸著大量的物質。
Ⅳ 天文學家如何尋找黑洞
利用黑洞的引力。
對於恆星級黑洞,只能在雙星系統中發現。在雙星系統中的黑洞會吸積其伴星的物質,在吞噬這些物質的過程中發出大量X射線。如果一個雙星系統中的一顆不可見子星是X射線源,且其光度變化無規律,質量大於中子星質量上限,那麼它很可能就是黑洞。
還有星系中心的巨黑洞。它們同樣會在吸收物質時發出大量輻射(射電、X射線等)。現在一般認為星系中心都有這樣的黑洞。
Ⅳ 天文學家說的「黑洞」指的是什麼
「黑洞」是一個天文學術語,又叫做「墳星」。經過研究,科學家已經證明,一顆很重的恆星燃燒後便開始收縮(恆星會在超新星爆發之後以很快的速度縮減),在恆星以很快的速度縮減的時候,伴隨著物體向中心的快速墜落,星球本身的引力將大大增強。
科學家測算後指出,從引力半徑的一倍多計算,在0.01秒以後,星球將變為黑洞,光線沒有辦法逃出,最終星球會完全消失。這些都源自於非常厲害的引力場。引力場內的一切物質會被其強大的引力摧毀,所以,任何物質都不可能存在於黑洞之內。科學家稱這種現象為「黑洞無毛定理」。因為這種特性,黑洞又被人們形象的稱作宇宙中「最自私」的物體。
科學研究表明,太空里黑洞的質量和大小都是不一樣的。我們將一艘宇宙飛船放在太陽表面並發射,那是在半徑70萬千米的地方,要想讓這艘飛船完全不受太陽引力的影響,它發射時必須設定一個每秒618千米以上的速度。隨著太陽一直在坍縮,其半徑越來越小,而物體的濃度卻逐漸變大。
這個時候,太陽外面的引力場越來越強,所要求的逃逸速度也越來越快。如果說太陽減小到連3千米半徑不到,飛船的速度至少要達到一秒幾十萬千米的速度才可能從其中逃逸。如此一來,太陽轉化成一個連光也無法逃離的黑洞。
同時,黑洞包含一個不與外界聯系的視覺世界,這是它的另一個特徵。黑洞之外的物質可以進入其中,但是一旦進入後就無法再逃離出來。來自英國劍橋大學的物理學家霍金研究認為,在黑洞剛誕生的時候,它的視覺世界的外形是變動的,且沒有一定的規則,在極短的時間之後,視界就形成了一種規則的形狀,而且是不變的。
假設黑洞為球形對稱,且不旋轉,那麼其視面是一個光滑面;如果說旋轉軸對稱的形狀,那麼視面為兩頭較尖的球形,黑洞扁平的程度受其角動量和重量的影響。科學家們認為,黑洞的性質是由角動量,質量和電荷這三項決定的。
科學家們雖然只能間接觀測到黑洞,但一致認為,通過觀測周圍天體的變動,可以推斷其間是否有黑洞存在。
同時,有一段時間物體是還沒有進入黑洞視界的,其外形類似喇叭或圓盤,物質高速旋轉,與黑洞外圍發生摩擦,溫度急劇升高,且會釋放出高能量的電磁輻射。因此,通過測量電磁輻射,就可以判斷黑洞是否存在。
除此之外,天文學家還觀測到另一個星系M87,科學家認為一個更大的黑洞可能就在其附近,這個黑洞的質量至少是太陽的一百億倍。許多天文學家認為,黑洞是宇宙中重要的物體。
科學家推測,有一個巨大的黑洞存在於銀河系中,其有500太陽那樣重,難以計算的恆星被這個巨大黑洞的引力吸引,它們繞著銀河系以很快的速度轉動,共同組成體積很大的物體,這個整體就是我們今天所觀測到的浩瀚的銀河系。
所以進一步對黑洞進行研究是有必要的,可以藉此了解什麼組成了宇宙以及天體是怎麼形成的。
也許,目前黑洞仍然是一個難解之謎,但是,在科技迅猛發展的情況下,相信科學家終有一日能解開黑洞這個宇宙之謎。
Ⅵ 天文學家是如何推算出銀河系內黑洞的數量的
在每一個可見的星系中,都有著大量的恆星存在。比如在我們銀河系中,恆星的數量在內1000~4000億顆之間,在銀河系容的鄰居仙女座星系中,這個數值還要翻上一倍,為星系的恆星數量通常都可以計算出來,如通過星系體積和質量、恆星的密度和運行狀況等計算出恆星的大致數量,然而星系中黑洞的數量卻難以計算出來。
如果沒有這些現象的話,那麼黑洞將無法被觀測到,因為黑洞本身不會發光,對各個波段的電磁波都只會吸收不會發射,因此我們無很難發現它的蹤跡。
Ⅶ 天文學家對黑洞的來源有幾種看法分別是什麼
經過天文學家研究,對黑洞的來源有3種看法:一是恆星在其晚年核燃料全部耗盡,星體在其自身引力作用下開始收縮凹陷,如果收留凹陷物質的質量大於太陽質量的3倍,那麼收縮凹陷的產物便是黑洞;二是星系或球狀星團的中心部分恆星很密集,星體之間容易發生大規模的碰撞,由此產生超大質量的天體坍縮後,便可以形成質量超過太陽1億倍的黑洞;三是根據大爆炸的宇宙模型推斷,大爆炸的巨大力量會把一些物質擠壓得極其緊密,於是形成了「原生黑洞」。
Ⅷ 天文學家們將黑洞分為哪幾類
一般來講,天文學家們將黑洞分為兩類:星狀黑洞和超大質量星狀黑洞。星狀黑洞由質量相當於幾個太陽的恆星坍縮形成,而超大質量星狀黑洞的質量則可達十億個太陽質量。研究這類奇異的天體有助於更好地研究宇宙的構成。