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黑洞

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吸积
{| class="wikitable" align="right"|-| style="background: #E6E8FA" align= center| ''' <big> 黑洞</big> ''' 并不“ |-| [[File: ”,只是无法直 洞.jpg|300px|缩略图|居中|[http://img.jk51.com/img_jk51/371669464.jpeg 原图链 观测,但可以借由间接方式得知其存在与][[质量http://mts.jk51.com/tushuo/12708615.html 来自 健康无忧网 的图片]]] ,并且观测到它对其他事物的影响。|-| style="background: #C0C0C0" align= center||-| align= light|'''中&nbsp;文&nbsp;名&nbsp;''' : 黑洞
'''外&nbsp;文&nbsp;名&nbsp;''' 黑洞分为[[恒星]]级黑洞(不到100倍太阳质量)、中等质量黑洞(100-10万倍[[太阳]]质量)和超大质量黑洞(10万倍太阳质量以上)。[[恒星级黑洞]]是大质量恒星的“[[木乃伊]]”,宇宙中有很多。一颗恒星临终时如果太重(大于3倍太阳质量),就没有任何力量可以阻止它在自身引力下塌缩成致密的黑洞。:Black hole
'''别&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;称''' : 黑洞密度超大,相当于10个太阳重的恒星,压缩为圆周为北京六环大小的一个球。因此引力也超强,身边的物质包括光都 法逃离。[[银河系]]中心就有一个约400万倍太阳质量的大黑 空间断裂带
2019年11月28日凌晨,国际科学期刊《[[自然]]》发布了[[中国科学院国家 '''分&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;类''' : 宇宙 文台]][[刘继峰]]、[[张昊彤]]研究团队的一项重大发现。依托我国自主研制的国家重大科技基础设施[[郭守敬望远镜]](LAMOST),研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的[[恒星级黑洞]],并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限。
'''发&nbsp;现&nbsp;者&nbsp;''' :卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)
基本信息中文名黑洞'''发现时间''' :1916年
外文名Black hole'''自转周期''' :不自转
别称无底洞 空间断裂带'''公转周期''' :不公转
'''主要探索人''' :史蒂芬·霍金 分类爱因斯坦 史瓦西宇宙天体|}
发现者卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)'''黑洞'''并不“黑”,只是无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与[[质量]],并且观测到它对其他事物的影响。
发现 黑洞分为[[恒星]]级黑洞(不到100倍太阳质量)、中等质量黑洞(100-10万倍[[太阳]]质量)和超大质量黑洞(10万倍太阳质量以上)。[[恒星级黑洞]]是大质量恒星的“[[木乃伊]]”,宇宙中有很多。一颗恒星临终 1916年如果太重(大于3倍太阳质量),就没有任何力量可以阻止它在自身引力下塌缩成致密的黑洞。
黑洞密度超大,相当于10个太阳重的恒星,压缩为圆周为北京六环大小的一个球。因此引力也超强,身边的物 65亿 包括光都无法逃离。[[银河系]]中心就有一个约400万 倍太阳质量 平均密度+∞ 直径-∞ 表面温度T=hc^3/8πkGM 逃逸速度313248km/s 视星等 绝对星等 自转周期不自转 公转周期不公转的大黑洞。
2019年11月28日凌晨,国际科学期刊《[[自然]]》发布了[[中国科学院国家天文台]][[刘继峰]]、[[张昊彤]]研究团队的一项重大发现。依托我国自 要探索人 史蒂芬·霍金 研制的国家重大科技基础设施[[郭守敬望远镜]](LAMOST),研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的[[恒星级黑洞]]<ref>[http://news.runsky.com/2019-11/28/content_5992183.html 爱因斯坦 我国天文学家发现迄今最大的恒星级黑洞],大连天健网 史瓦西2019-11-28</ref>,并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限。
==黑洞的定义==
1916年,德国天文学家[[卡尔·史瓦西]](Karl Schwarzschild)通过计算得到了[[爱因斯坦]]引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的[[天体]]”被美国物理学家[[约翰·阿奇博尔德·惠勒]](John Archibald Wheeler)命名为“黑洞”。
“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体” <ref>[http://www.sohu.com/a/307184336_268453 黑洞!黑洞!黑洞!] ,搜狐网 2019-4-10</ref>
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。
也可以简单理解为:通常恒星最初只含氢元素,恒星内部的[[氢原子核]]时刻相互碰撞,发生[[聚变]]。由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。由于氢原子核的聚变产生新的元素——[[氦]]元素,接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成[[锂]]元素。如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有[[铍]]元素、[[硼]]元素、[[碳]]元素、[[氮]]元素等生成,直至[[铁]]元素生成,该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定,参与聚变时释放的能量小于所需能量,因而聚变停止,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞。说它“黑”,是因为它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样,黑洞也是由质量大于太阳质量好几十甚至几百倍以上的恒星演化而来的。
当一颗恒星衰老时,它的[[热核反应]]已经耗尽了中心的燃料,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,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了 <ref>[https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1577799853&ver=2068&signature=pO9z8cagW*g1dOgYxp1ljgcoHmDha7Sr4-21ZSq2Yqxx28Viispf8cgGMRQ-kL34ORvsiW9nK-PddxLP2vBxujYTV4fsW7rKCGEEN3zjsQBOnTI*m3AMxQBLaL46lulV&new=1 宇宙的尽头——黑洞的形成过程],Gabriel 说说世界 4月24日</ref>
==吸积==
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。已观测到了辐射效率较高的薄盘以及 [[ 辐射 ]] 效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由[[气体云]]在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星(包括地球)也是在新形成的恒星周围通过气体和 [[ 岩石 ]] 的聚集而形成的。当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。黑洞除了吸积物质之外,还通过[[霍金蒸发]]过程向外辐射粒子。
==蒸发==
在恒星引力坍缩形成黑洞时,运动会更快得多,这样能量被带走的速率就高得多。所以不用太长的时间就会达到不变的状态。人们会以为它将依赖于形成黑洞的恒星的所有的复杂特征——不仅仅它的质量和转动速度,而且恒星不同部分的不同密度以及恒星内气体的复杂运动。如果黑洞就像坍缩形成它们的原先物体那样变化多端,一般来讲,对之作任何预言都将是非常困难的。
然而,[[加拿大]]科学家外 [[ 奈·伊斯雷尔 ]] 在1967年使黑洞研究发生了彻底的改变。他指出,根据广义相对论,非旋转的黑洞必须是非常简单、完美的球形;其大小只依赖于它们的质量,并且任何两个这样的同质量的黑洞必须是等同的。事实上,它们可以用爱因斯坦的特解来描述,这个解是在广义相对论发现后不久的1917年 [[ 卡尔·施瓦兹席尔德 ]] 找到的。一开始,许多人(其中包括 [[ 伊斯雷尔 ]] 自己)认为,既然黑洞必须是完美的球形,一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩而形成。所以,任何实际的恒星从来都不是完美的球形只会坍缩形成一个裸奇点。
   然而,对于伊斯雷尔的结果,一些人,特别是罗杰·彭罗斯和 [[ 约翰·惠勒 ]] 提倡一种不同的解释。他们论证道,牵涉恒星坍缩的快速运动表明,其释放出来的引力波使之越来越近于球形,到它终于静态时,就变成准确的球形。按照这种观点,任何非旋转恒星,不管其形状和内部结构如何复杂,在引力坍缩之后都将终结于一个完美的球形黑洞,其大小只依赖于它的质量。这种观点得到进一步的计算支持,并且很快就为大家所接受。
   伊斯雷尔的结果只处理了由非旋转物体形成的黑洞。1963年,新西兰人罗伊·克尔找到了广义相对论方程的描述旋转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转,其大小与形状只依赖于它们的质量和旋转的速度。如果旋转为零,黑洞就是完美的球形,这解就和施瓦兹席尔德解一样。如果有旋转,黑洞的赤道附近就鼓出去(正如地球或太阳由于旋转而鼓出去一样),而旋转得越快则鼓得越多。由此人们猜测,如将伊斯雷尔的结果推广到包括旋转体的情形,则任何旋转物体坍缩形成黑洞后,将最后终结于由克尔解描述的一个静态。
   黑洞是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下,作为 [[ 数学 ]] 的模型被发展到非常详尽的地步。的确,这经常是反对黑洞的主要论据:怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢?然而,1963年, [[ 加利福尼亚 ]] [[ 帕罗玛天文台 ]] [[ 天文学家 ]][[ 马丁·施密特 ]] 测量了在称为3C273(即是剑桥射电源编目第三类的273号)射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。他发现引力场不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移,这类星体必须具有如此大的质量,并离地球如此之近,以至于会干扰太阳系中的行星轨道。这暗示此红移是由宇宙的膨胀引起的,进而表明此物体离地球非常远。由于在这么远的距离还能被观察到,它必须非常亮,也就是必须辐射出大量的 [[ 能量 ]] 。人们会想到,产生这么大量能量的唯一机制看来不仅仅是一个恒星,而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。人们还发现了许多其他类星体,它们都有很大的红移。但是它们都离开地球太远了,所以对之进行观察太困难,以至于不能。
===看清黑洞磁场===
   科学家认为, [[ 黑洞引擎 ]] 是由磁场驱动的。借助事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT),天文学家在我们银河系中心超大黑洞事件视界的外侧探测到了磁场。发现在靠近黑洞的某些区域是混乱的,有着杂乱的磁圈和涡漩,就像搅在一起的意大利面。相反,其他区域的磁场则有序得多,可能是物质喷流产生的区域。还发现,黑洞周边的磁场在短至15分钟的时间段内都会发生明显变化。 [10]
===理论修改===
  2015 2015 年3月,霍金对黑洞理论进行了修改,宣称黑洞实际上是“灰色的”。新“灰洞”理论称,物质和能量被黑洞困住一段时间后,又会被重新释放到宇宙中 <ref>[http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/201601/t20160118_123728.htm 霍金以新理论破解“信息悖论”],科学技术部 2016-1-19</ref>
  2016 2016 年1月,霍金同物理学家 [[ 马尔科姆·佩里 ]] [[ 安德鲁·施特罗明格 ]] 提出了新理论:让信息“逃逸”的黑洞裂口由“柔软的带电毛发”组成,它们是位于视界线上的光子和引力子组成的粒子,这些能量极低甚至为零的粒子能捕获并存储落入黑洞的粒子的信息。[2]
  2017 2017 年12月7日,美国卡耐基科学研究所科学家发现有史以来最遥远的超大质量黑洞,其质量是太阳的8亿倍 [3]
===黑洞照片===
   美国东部时间2019年4月10日9时( [[ 北京 ]] 时间10日21时),在美国 [[ 华盛顿 ]] 、中国 [[ 上海 ]] 和台北、 [[ 智利 ]][[ 圣地亚哥 ]] [[ 比利时 ]][[ 布鲁塞尔 ]] [[ 丹麦 ]] 灵比和 [[ 日本 ]] 东京将同时召开新闻发布会,以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布“事件视界望远镜”的第一项重大成果 <ref>[1http://news.k618.cn/pic/yctp/201904/t20190411_17327495.html 比利时召开新闻发布会 展示人类史上首张黑洞照片],未来网新闻 2019-4-11</ref>。  
===恒星级黑洞===
2019年11月28日凌晨,国际科学期刊《 [[ 自然 ]] 》发布了中国科学院国家天文台 [[ 刘继峰 ]] [[ 张昊彤 ]] 研究团队的一项重大发现。依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST),研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞,并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限 
==质疑与争论==
  一位美国理论物理学家经过数学计算得出结论——黑洞根本就不存在。相关论文分别发表在著名的预印本网站ArXiv和《物理快报B》杂志上。
  “得出这个结论后,即便我本人都感到十分震撼。”提出这 理论的 美国 北卡罗来纳大学教堂山分校 理论物理 学教授劳拉·梅尔西尼—霍顿这样描述自己的感受。她说:“科 学家 们研究这个问题已 了50年,而这个解决方案给了我们许多新 数学计算得出结论——黑洞根本就不存在。相关论文分别发表在著名 思考 预印本网站ArXiv和《[[物理快报B]]》杂志上
  1974年,霍金通过量子力学的方法 得出 这个 结论 :黑洞不仅能够吸收黑洞外 后,即便我本人都感到十分震撼。”提出这一理论 [[美国]][[北卡罗来纳大学教堂]]山分校理论 质,同 理学教授[[劳拉·梅尔西尼—霍顿]]这 也能以热辐射 描述自己 方式向外 感受。她说: 吐出”物质。 科学家们研究这个问题已经超过了50年, 而这 种量子力学现象,就被称为霍金辐射 个解决方案给了我们许多新的思考
  物理学家组织网2014年9月25日(北京时间)报道称 1974年 新研究中梅尔西尼— 顿描述了一种全新 金通过量子力学 的方 案。她和霍金都同意,当恒星因自身的引力发生坍塌时会产生霍金辐射。但梅尔西尼—霍顿认为,发 法得 这种辐射后,恒星的质量也会不断地发生损失。正因为如此,当这些恒星坍缩时就 结论:黑洞 达到形成 够吸收 黑洞 所必须 量密度。她认为 垂死 同样也能以热辐射 恒星在发生最后一次膨胀后,就会爆炸,然后消亡,奇点永远不会形成,黑洞视界也不会 方式向外“吐 ”物质。而这种量子力学 。根本 象, 不会存在像黑洞这样的东西 被称为霍金辐射
  其实早在今年年初 物理学家组织网2014年9月25日(北京时间)报道称 新研究中梅尔西尼—霍顿描述了一种全新的方案。她和 霍金 就曾通过论文指出在经典理论中黑洞是不存在的 都同意 他承认 当恒星因 己最初有关视界 引力发生坍塌时会产生霍金辐射。但梅尔西尼—霍顿 识是有缺陷的 并提 了新 这种辐射后,恒星 “灰 质量也会不断地发生损失。正因为如此,当这些恒星坍缩时就不可能达到形成黑 ”理论 所必须的质量密度 该理论 认为, 物质和能量 垂死的恒星 被黑洞困住 发生最后 段时间以 次膨胀后,就会爆炸,然 消亡,奇点永远不会形成 黑洞视界也不会出现。根本就不 被重新释放到宇宙中 存在像黑洞这样的东西
  黑洞这一定义 其实早 经过漫长的时间推测后,已经慢慢被人们所接受。然而霍金 今年年初 ,霍金就曾通过论 否认 指出在经典理论中 黑洞 是不 存在 的,他承认自己最初有关视界的认识是有缺陷的 取而代之 提出了 新的 “灰洞”理论 。该理论认为 这在 理学界掀起了不小的波澜。如今,梅尔西尼—霍顿直截了当地称“根本就不会存 质和能量 黑洞 这样的东西” 困住一段时间以后 这无疑成为 一枚 会被 磅炸弹——尽管梅尔西尼—霍顿远不及霍金出名。当然,想以一己之力推翻既有的理论并不那么容易,需要更多有说服力的证据加以佐证 新释放到宇宙中  
黑洞这一定义在经过漫长的时间推测后,已经慢慢被人们所接受。然而霍金今年年初发文否认黑洞的存在,取而代之提出了“灰洞”理论,这在物理学界掀起了不小的波澜。如今,梅尔西尼—霍顿直截了当地称“根本就不会存在像黑洞这样的东西”,这无疑成为又一枚重磅炸弹——尽管梅尔西尼—霍顿远不及霍金出名。当然,想以一己之力推翻既有的理论并不那么容易,需要更多有说服力的证据加以佐证。  
 
==吉尼斯世界纪录==
宇宙中密度最大的物体:黑洞是恒星的残余,它们以超新星的形式结束了自己的生命。它们的特征是一个空间区域,在这个空间中重力非常强,甚至光都无法逃逸。这个区域的边界被称为视界,在黑洞的中心是奇点,死恒星的质量被压缩到一个零大小和无限密度的单一点。正是这个奇点产生了黑洞强大的引力场。([[吉尼斯世界纪录]])
 
==视频==
 
===<center> 黑洞 相关视频</center>===
 
<center> 宇宙中恐怖天体黑洞 </center>
<center>{{#iDisplay:z0860y5g5em|560|390|qq}}</center>
 
<center> 人类首次抓拍黑洞吞噬星球瞬间 </center>
<center>{{#iDisplay:85emsDLMpc7|560|390|qq}}</center>
 
<center>探索天文:黑洞</center>
<center>{{#iDisplay:l3027gjp50e|560|390|qq}}</center>
 
<center>史蒂芬霍金3月14日去世,10分钟看部电影,回顾霍金的一生 </center>
<center>{{#iDisplay:x06064b9cdk|560|390|qq}}</center>
宇宙中密度最大的物体:黑洞是恒星的残余,它们以超新星的形式结束了自己的生命。它们的特征是一个空间区域,在这个空间中重力非常强,甚至光都无法逃逸。这个区域的边界被称为视界,在黑洞的中心是奇点,死恒星的质量被压缩到一个零大小和无限密度的单一点。正是这个奇点产生了黑洞强大的引力场。(吉尼斯世界纪录)==参考文献==
[[Category:320 天文學總論]]
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