黑洞簡(jiǎn)介

黑洞是宇宙中的物體,其邊界內(nèi)有如此多的質(zhì)量,它們具有非常強(qiáng)的引力場(chǎng)。事實(shí)上,黑洞的重力是如此之強(qiáng),一旦它進(jìn)入內(nèi)部,任何東西都無(wú)法逃脫。即使光線也不能逃離黑洞,它也會(huì)與恒星,氣體和灰塵一起被困在里面。大多數(shù)黑洞包含我們太陽(yáng)質(zhì)量的許多倍,最重的黑洞可以擁有數(shù)百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。

超大型黑洞的計(jì)算機(jī)模擬

盡管有這些質(zhì)量,但形成黑洞核心的實(shí)際奇點(diǎn)從未被看到或成像過(guò)。正如這個(gè)詞所暗示的那樣,它是空間中的一個(gè)微小點(diǎn),但它有很多質(zhì)量。天文學(xué)家只能通過(guò)它們對(duì)周?chē)镔|(zhì)的影響來(lái)研究這些物體。黑洞周?chē)奈镔|(zhì)形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán),位于一個(gè)名為"的老年人健康知識(shí)講座稿區(qū)域之外;事件范圍"這是重力點(diǎn)沒(méi)有回報(bào)。

16黑洞的結(jié)構(gòu)17 18

黑洞的基本"構(gòu)建塊"是奇點(diǎn):包含黑洞所有質(zhì)量的空間**區(qū)域。它周?chē)枪饩€無(wú)法逃脫的空間區(qū)域,給出了"黑洞"它的名字。該區(qū)域的外部"邊緣"是形成事件范圍的原因。它是不可見(jiàn)的邊界,其中重力場(chǎng)的拉力等于光速。它也是重力和光速平衡的地方。

事件范圍's位置取決于黑洞的重力拉力。天文學(xué)家使用等式R=2g M/c2計(jì)算黑洞周?chē)录拥奈恢谩?em>R是奇點(diǎn)半徑,G是重力,M是質(zhì)量,c是光速。

黑洞類(lèi)型以及它們是如何形成的

有不同類(lèi)型的黑洞,它們以不同的方式出現(xiàn)。最常見(jiàn)的類(lèi)型被稱(chēng)為恒星質(zhì)量黑洞。這些包含大約是我們太陽(yáng)質(zhì)量的幾倍,并且當(dāng)大的主序列恒星(我們太陽(yáng)質(zhì)量的10-15倍)時(shí)形成)核燃料耗盡。其結(jié)果是大規(guī)模的超新星爆炸,將恒星外層爆炸到太空。留下的's會(huì)折疊以創(chuàng)建一個(gè)黑洞。

恒星質(zhì)量黑洞

另外兩種類(lèi)型的黑洞是超大型黑洞(SMBH)和微型黑洞。單個(gè)SMBH可以包含數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量。顧名思義,微黑洞非常小。他們可能只有20微克的質(zhì)量。在這兩種情況下,其創(chuàng)建機(jī)制都不完全清楚。理論上存在微黑洞,但尚未直接檢測(cè)到。

在大多數(shù)宇宙的核心中發(fā)現(xiàn)了超巨大的黑洞,它們的起源仍然備受爭(zhēng)議。超量黑洞可能是較小的恒星質(zhì)量黑洞與其他物質(zhì)合并的結(jié)果。一些科學(xué)家認(rèn)為,當(dāng)一顆高度巨大(太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)百倍)的恒星坍塌時(shí),它們可能會(huì)被創(chuàng)造出來(lái)。無(wú)論哪種方式,它們的體積都足以以多種方式影響星團(tuán),從對(duì)恒星率的影響到它們附近的恒星和物質(zhì)的軌道。

NASA Galaxy Hunter:巨大的黑洞扼殺恒星形成

另一方面,在兩個(gè)非常高能粒子的碰撞過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生微黑洞??茖W(xué)家認(rèn)為,這種情況在地球的上層大氣中不斷發(fā)生,很可能發(fā)生在CERN等地的粒子物理實(shí)驗(yàn)中。

科學(xué)家如何測(cè)量黑洞

由于光線無(wú)法從受事件范圍影響的黑洞周?chē)鷧^(qū)域逃逸,因此沒(méi)有人能夠真正"參見(jiàn)"黑洞。然而,科學(xué)家可以通過(guò)他們對(duì)周?chē)h(huán)境的影響來(lái)測(cè)量和表征它們??拷渌矬w的黑洞對(duì)它們產(chǎn)生重力效應(yīng)。一方面,質(zhì)量也可以由黑洞周?chē)牟牧宪壍罌Q定。

黑洞的模型減去其周?chē)牟牧媳P(pán)

在實(shí)踐中,天文學(xué)家通過(guò)研究光在其周?chē)男袨閬?lái)推斷黑洞的存在。像所有大塊物體一樣,黑洞具有足夠的重力來(lái)彎曲光線's路徑。當(dāng)黑洞后面的恒星相對(duì)于它移動(dòng)時(shí),它們發(fā)出的光會(huì)出現(xiàn)扭曲,或者恒星會(huì)以不尋常的方式移動(dòng)。根據(jù)這些信息,可以確定黑洞的位置和質(zhì)量。

這在galaxy集群中尤為明顯,集群,其暗物質(zhì)和黑洞的組合質(zhì)量通過(guò)彎曲更遠(yuǎn)的物體通過(guò)時(shí)彎曲光線而形成奇怪形狀的弧形和環(huán)形。

天文學(xué)家還可以通過(guò)輻射看到黑洞-周?chē)募訜岵牧习l(fā)出,如無(wú)線電或x射線。這種材料的速度也為它試圖逃脫的黑洞的特征提供了重要線索。

霍金輻射

天文學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)黑洞的**一種方式是通過(guò)一種稱(chēng)為霍金輻射的機(jī)制。霍金輻射以著名的理論物理學(xué)家和宇宙學(xué)家斯蒂芬霍金的名字命名,是熱力學(xué)的結(jié)果,需要能量從黑洞逸出。

基本思想是,由于自然的相互作用和波動(dòng)在真空中,物質(zhì)將以電子和反電子(稱(chēng)為正電子)的形式產(chǎn)生。當(dāng)這種情況發(fā)生在事件范圍附近時(shí),一個(gè)粒子將從黑洞射出,而另一個(gè)粒子將落入重力井中。

對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō),所有這一切都是"看到"是從黑洞發(fā)射的粒子。該粒子將被視為具有正能量。這意味著,通過(guò)對(duì)稱(chēng)性,落入黑洞的粒子將具有負(fù)能量。結(jié)果是,隨著黑洞老化,它會(huì)失去能量,從而失去質(zhì)量(愛(ài)因斯坦和39;s著名方程,E=M C2,其中E=能量,M=質(zhì)量,C是光速)。

由Carolyn Collins Petersen編輯和更新。