A. 宇宙中的黑洞是如何形成的,它到底是个什么样的存在
宇宙中的黑洞是如何形成的?它到底是个什么样的存在?
答;宇宙中的天体有能够发光的,有不会发光的,还有一种为现代人们用眼睛根本无法看见的暗物质或者说是神秘的天体,无论是什么物体只要接近这个天体,便会马上消失的无影无踪;这就是目前地球上的天文学家们正在 探索 研究的“黑洞”。
天文学家根据爱因斯坦的广义相对论,对黑洞存在的条件和形成的原因进行了许多 探索 ,还是没有得出真正的原因,仍然是世界上的未解之谜。
不过天文学家们,伴随空间站与宇宙飞船、探测器等,对解开宇宙神秘面纱正在进行中;他们认为;宇宙之间的物质,它们并不总是固定在一个位置那里。通过测量星系的运动,天文学家发现宇宙正在膨胀。空间本身变得越来越大。从膨胀的速度来看,天文学家认为一切始于大约150亿年前,当时我们可见的宇宙集中在一个点上。在被称为“大爆炸”的巨大能量爆发中,我们的宇宙诞生并开始膨胀。
一开始,宇宙是难以想象的热,主要是能量。当宇宙膨胀时,宇宙冷却下来。物质以氢和氦的形式产生。大爆炸发生后一亿年,巨大的气体云开始;宇宙超过100亿光年横跨银河系,大约10万光年横跨OOA宇宙的规模。这些图片中的每一张都要比前一张大很多倍。
由星系组成的处女座星系团。这些星系距离我们大约5000万光年远。处女座星系团是离包括银河系在内的星系群最近的星系群之一。在重力的作用下。第一批恒星是以团簇的形式形成的,如大星系或小星系。聚集在一起形成更大的星系。天文学家可以通过观察遥远的星系来了解很久以前在宇宙中发生的事情。即使以每秒30000公里的速度飞行,它们的光也要花上数十亿年的时间才能到达。这意味着,我们看到它们是因为它们年复一年地变白;回溯时间。就好像我们在看358个太阳系,包括彗星云,直径约为0.1光年。
黑洞的形成都还在 探索 中,根本没有办法知道黑洞存在的形式。
以上为个人观点仅供参考 娱乐 。
知足常乐2019.3.26日于上海
谢谢你的邀请!
我认为宇宙中没有黑洞,有的只是会运动的磁场!为什么呢?自己去想想便知道。
谢友的邀请!
黑洞 是根据爱因斯坦的广义相对论推论出的存在于宇宙中的一种神秘天体。说起来,黑洞的结构很简单,由一个点——密度趋于无穷大的 奇点 和一个边界—— 事件视界 构成。
奇点使周围时空极度扭曲,产生超强引力场,以至于在事件视界以内连光也无法逃脱。也就是说,事件视界内的一切都是无法被看见的。
科学家认为,宇宙中的黑洞主要分为四类:
微型黑洞 ,又被称为量子黑洞,宇宙大爆炸之初可能产生了大量微型黑洞。
恒星级黑洞 ,是最常见的一类黑洞,大质量恒星演化至生命末期,在超新星爆发后留下的致密内核就可能是一个黑洞。据哈佛-史密森天体物理中心估算,银河系中至少存在数亿个恒星级黑洞。
中等质量黑洞 ,是理论中存在的,质量大约为太阳100-10万倍的黑洞。目前为止,科学家还尚未在宇宙中真正确定中等质量黑洞的存在(只发现一些潜在对象)。
超大质量黑洞 ,存在于大多数星系中心,是黑洞中的重量级选手,质量可达太阳的上百万甚至上百亿倍。比如,我们银河系中心的超大质量黑洞被命名为人马座 A*,质量约为太阳的400万倍。
不过,黑洞是无法被直接观测到的,只能通过间接的方式进行研究。最常见的是,黑洞在吞噬物质时会在事件视界外围形成一个 吸积盘 ,爆发出的惊人能量会把周围物质加热到超高温,在各个波段上产生明亮闪光。
再者,科学家还可以借助黑洞产生的 引力效应 获取其位置和质量的信息。
另外, 引力波 的成功探测也为研究黑洞提供了新途径。科学家已经多次探测到由双黑洞的碰撞与合并产生的引力波。要知道,这些由黑洞荡起的时空涟漪携带着的是最保真的信息。
最为令人兴奋的是,科学家们精心策划了 事件视界望远镜(EHT) 项目,对 银河系中心黑洞人马座 A* 进行了为期10天的观测,预计将在今年(2018年)创建出人类史上第一张黑洞的照片。
到时,我们将对黑洞有更进一步的了解。
黑洞的研究 历史
黑洞,起初是推算出来的一个神秘天体,最早提出黑洞问题的不是一个物理学家,而是英国地理学家约翰·米歇尔(John Michell),他在干隆四十八年,也就是1783年提出:如果一颗天体拥有与太阳同等质量,且该天体直径只有约3千米,那么此天体表面的引力是十分巨大的,大到连宇宙最快的光子也无法逃脱其表面。 除此之外,法国物理学家拉普拉斯曾在1796年预言:“如果一颗天体质量约为太阳的250倍,直径和地球相当,那么这个天体表面的引力将变得非常大,连光也不能逃脱。”
之后科学家们普遍认为宇宙中存在这么一种“可怕”的天体,任何物质包括宇宙中最快的光也逃脱不了黑洞的引力,只要靠近它就会瞬间化为乌有。2019年4月,人类首次通过照片知道了黑洞的模样确认了黑洞是真实存在的。
为什么叫做黑洞呢?因为由于黑洞的体积很小且质量巨大,造成引力巨大,光也逃脱不了黑洞,所以人类的眼睛只能看到是一个黑色的圆形状图形,所以将其比作一个永远漆黑得洞。 当然从爱因斯坦的广义相对论来理解,由于质量巨大的物体会造成它周围的时空弯曲,质量越大,时空弯曲的曲率越大。
黑洞是如何形成的?宇宙中有数以万亿计的恒星,这些恒星并不是“长生不老”的,也会有它的寿命,就拿我们太阳系来说,太阳大概的寿命是100多亿年,而目前大概是50亿年左右,可以说是正处在壮年。
根据理论,恒星的死亡是恒星上的粒子开始像更重的物质进行转变,直到铁元素。如果一颗恒星的核心质量大于等于3.2倍太阳质量时,那么再也没有什么能量(斥力)可以抵抗自身的重力了,重力便开始向中心无限的坍缩。
恒星坍缩后就会发生超新星爆发,就会发生引力挤压,物质中的质子,中子等粒子被挤压到很小很小,就像珠穆朗玛峰被挤压成只有一个砂砾那么大。当然一颗太阳这么大的恒星是不足以形成黑洞的,一般为超过太阳的大质量恒星。
当然黑洞质量到达一个极限值时,这个临界值就是史瓦西半径。严格的讲是一个球状对称、不自转且不带电荷的物体重力场值,一个特定质量的物体被压缩到该值时,自身的重力可以无束缚的压缩至奇点。 理论上,太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。一颗大于等于3.2倍太阳质量的天体,如果压缩至它的史瓦西半径内,那么它就形成黑洞了。
黑洞的形成
黑洞其实和中子星,白矮星一样都是恒星演化的产物,唯一不同的是它们是不同质量恒星演化的产物,其中黑洞是超大质量恒星演化的产物。
具体来说是这样的,我们都知道恒星本身是会燃烧的,就好像炉子一样,只不过炉子烧的是煤或者木炭,而恒星烧的是 原子核 。
刚步入主序星时期的恒星,都是烧氢原子核的,这种燃烧的方式叫做 核聚变 。这是因为恒星的质量都特别大,引力会使得恒星中心的温度特别大(可以理解成挤压出来的结果),就拿太阳来说,核心的温度可以达到1500万度,而质量越大,引力也就越大,核心的温度就可以达到更大的温度,这我们下文会提到。
由于恒星内核温度特别高,使得恒星是成等离子体的,意思是,电子和原子核是在当中呈现游离态的,而不是构成原子的状态,就像一锅粒子粥一样。
所以,这当中的反应并不是原子和原子之间进行反应,而是原子核和原子核之间进行核反应。而宇宙中70%都是氢原子,剩余的是氦原子(这是由于大爆炸导致的,其中氢和氦是原子序数第一和第二的两个元素),只有不到1%是其他的元素。
而氢的核反应条件要远比氦要求低,因此氢原子核作为燃料的核聚变会最先被点燃,而核反应的炉渣其实就是氦,整个过程就是四个氢原子核通过核聚变产生氦-4。
内核的氢烧完之后,如果是红矮星,那反应就停止了,因为红矮星通过自身引力收缩迫使内核温度达到氦核反应的条件。而质量大一点的恒星,比如:太阳,就可以通过收缩内核,使得条件达到氦核聚变的条件,然后 原来的炉渣变成了燃料开始核聚变,氦核反应会生成碳原子核和氧原子核,这就好像换了档一样。
当氦烧完之后,就会剩下一堆炉渣:碳原子核、氧原子核。而又会有一批的恒星停留在这个阶段,而质量更大恒星还能够继续收缩内核,迫使碳发生核聚变反应。不过,超大质量的恒星就不只是这样的了,它们不仅能迫使碳反应,还能迫使碳之后的硅反应,一路一直核反应,直到铁原子核的出现。
之前的恒星的核反应主要在核心进行,而此时的超大质量恒星却是一个奇葩,由于内核温度特别高,导致每一层都在发生核聚变,最外层是氢核聚变,最内核是铁原子核。但是铁其实是比结合能最大的元素,意思是说铁很难发生核反应,最大的差别就在于前面的核聚变其实都是在释放能量,而铁原子核的核反应需要吸收能量。
整个过程大概就是 光子进入到铁原子核内,直接击碎铁原子核,然后质子和电子相遇后会生成中子和中微子,就会发生II型超新星爆发。
此时会出现两种情况,第一种是 恒星的内核在引力的作用下,中子聚合成了一个中子星。
而中子星说白了就是引力和中子简并压力达到了平衡。这是由于泡利不相容原理导致的结果,这理论简单来说就是中子不可以处于两种相同的状态,它们应该按照规矩好好排排坐。
但是还有一种情况就是恒星内核的质量质量超过3倍太阳的质量(这也被称为奥本海默极限),那么它就不会停留在中子星的状态,因为中子的简并压力都无法抵抗引力,继续向下压缩,按照理论应该可能会出现夸克星,也就是夸克的简并压力和引力达到平衡,但事实上,我们并没有观测到夸克星的存在。因此,我们可以认为,此刻内核就会变成一个黑洞。
所以, 到底能不能形成黑洞,首先恒星的质量至少要达到8倍以上的太阳质量,是一个特大质量的恒星。并且在演化过程当中,发生II型超新星爆炸后,内核的质量要超过奥本海默极限,那么内核就会在引力的作用下形成一个黑洞。
黑洞是什么样子的?
实际上,黑洞最有名应该是它能把光都吸走。按照目前主流的引力理论,也就是广义相对论,引力的本质是时空的弯曲。
就拿太阳来说,由于太阳的质量巨大,它压弯了时空,而地球就沿着时空的测地线(也就是时空的“直线”)运动。(我们从二维的角度来看)
那黑洞也能弯曲时空,只不过它对时空的完全远远超过太阳。这样的弯曲程度,导致光经过附近时,如果沿着测地线运动就会掉入到黑洞当中。
如果要用牛顿理论来理解,其实就黑洞的第二宇宙速度远远大于光速,导致光没有拜托黑洞的引力,只能掉入黑洞。而光速已经是宇宙中物质、信息、能量的极限速度,因此,物质遭遇黑洞时,基本上都会往里掉。
对于黑洞是如何形成的话题,我看了大家的回答真的有点坐不住了,对于此题我来谈谈个人的看法,希望能带给大家新的启示。我认为,黑洞是宇宙的自然天体,是客观存在的宇宙之网,是包裹着无尽恒星系边缘的外围空间,是宇宙无尽恒星系边缘与边缘之间同向自转运动的缓冲带。为什么会这样说呢?因为:
宇宙是由无尽数量的恒星系所构成无穷无尽的自然天体,恒星系是宇宙物质运动的单元单位,是组成无尽宇宙空间的无限细胞。在宇宙之中,每个恒星系都是一个个独立性的物质周期循环运动的实体,都是像一个个“泡泡"一样呈圆形的状态,每个恒星系之中的恒星,是主宰星系的主体,并依靠自身的燃烧和磁场来释放与控制着本星系的物质周期循环运动和变化,恒星磁场有多大,该星系占宇宙空间就有多大。每个恒星系的边缘,从同性磁场的角度来看,都是磁性的同性现象,因而,恒星系与恒星系边缘之间都是处于同性物理现象,同性相斥的物理现象就会自然产生。这样,宇宙无尽数量恒星系的边缘与边缘之间就自然会形成没有恒星的光和热到达的自然天体,它是包裹着宇宙所有恒星系的外围空间,形成了宇宙之网之暗物质和暗能量专属运行的自然现象,能对宇宙所有恒星系的物质周期循环运动起到缓冲和平衡的功能作用,共同来支撑着无边无际宇宙的恒存。
非常感谢“金兔王豫生”大哥的信任和邀请。
人类目前还没有能力直接观测到黑洞(也许永远也不会有这个能力),但是一些间接证据还是有的,所以关于黑洞的一切只能是根据理论做的推测。我分下面两个思路分别回答您的问题:一、黑洞概念的提出,包括关于黑洞猜想的 历史 发展、形成黑洞的基本条件;二、黑洞的一些性质,包括视界内和视界之外。
黑洞概念的提出
最早提出黑洞这种东西的是拉普拉斯和米歇尔,1796?年,他们从万有引力原理猜测,如果一个恒星质量很大,那么他们发出的光会被自己的引力拉住,我们就看不见他们。1939年,奥本海默等人从广义相对论出发预言了暗星存在,1967年,美国物理学家惠勒建议暗星应该称为黑洞。
黑洞的形成主要是由引力塌缩导致,它是恒星演化的一个阶段。如果有一个足够大的恒星,在塌缩过之后的剩余质量大于奥本海默极限(3倍太阳质量)的情况下,就能继续塌缩形成黑洞。很多天体物理学家都认为宇宙中是存在黑洞的,类星体和星系的核心部分可能存在黑洞。
黑洞的性质
我们听得最多的关于黑洞的名词就是视界、史瓦西半径这些。简单说,史瓦西半径是史瓦西利用广义相对论计算了一个理想黑洞的半径(绝对的球对称黑洞,这种当然是不存在的)但是他的计算也是有意义的,因为他预言了在黑洞周围存在着一个零超曲面和事件视界,这个视界就是黑洞和我们宇宙的分界面或者叫膜。在事件视界之外物理规律跟我们现在的宇宙一样,但是越靠近视界,引力越大,时间和空间在视界面的位置发生正交旋转。啥意思呢,就是我们在外面测量到的黑洞视界的半径,在黑洞内部变成了时间轴,时间空间变换了。
黑洞有毛。毛就是信息,黑洞能向外传递的是总质量、总动量和总电荷。黑洞虽然引力很大,但是黑洞也是有两种辐射形式的,1、自发辐射;2、霍金辐射(热辐射)。所以我们是有机会利用这些黑洞的性质探测到黑洞存在的。
希望上面的信心能对“金兔王豫生”大哥有帮助。
黑洞可以打破一切物理定律,黑洞拥有超大的质量,黑洞具有不可思议的超强引力,如果突然出现在太阳系,它会秒杀吞噬地球,甚至整个太阳系也不在话下。
大家好!我是“宇宙窥探者”,遨游星辰大海,破解宇宙奥秘!为更好地理解黑洞有多重 密度有多大,以及黑洞诞生之谜。我们今天来拿地球作比较,来 从太空中看地球,地球平均直径1.3万公里(12742公里),地球质量60万亿亿吨,现在把地球按黑洞的标准进行压缩,一直压 一直压到它紧紧地挤在一起,达到原子都崩溃的程度,压破原子核的外层空旷区域,到地球的直径被压到只有5厘米时,它的密度就和黑洞密度相当了,也就是仅相当于只有高尔夫球大小,但却拥有地球一样的60万亿亿吨的质量,以及同样大的引力。
这是什么概念,就是像高尔夫球大小的黑洞,就是可以把像月球那样直径3476千米,距离地球38万公里的星体,用引力将其栓住而绕其公转。
黑洞是怎么产生的?到底是什么才能造就如此东西,体积如此之小 密度却如此之大,引力产生的威力又是如此之超强。宇宙中不存在什么外部的神仙上帝,可以用手或是打气筒来压缩,创造一个崭新的黑洞,黑洞在宇宙中形成的唯一方式途径,就是引力本身。
宇宙中只有一种地方,可以产生如此强大的引力,那就是超级大的恒星内部,比太阳重10倍的大恒星,当它们消亡时 自身的引力就会把它们压碎,引发猛烈的爆炸 形成超新星,当更加巨大的恒星消亡时,即太阳质量100倍以上的超级恒星消亡时,它们的自身引力也是太阳的100倍以上,当这样的超级恒星消亡时,会引发宇宙中更剧烈的爆炸,超超星爆发,由此留下的内核,就意味着一颗新的黑洞诞生了。
相关内容观看视频:了解黑洞诞生之谜,如果把地球压缩成黑洞,能有多大,能有多紧密
在宇宙中如果有黑洞出现,就是说我们的这个太阳照不到的地方,宇宙中其他的太阳也照不到才会出现黑洞。那地方没有任何生命,不用担心了。
B. 宇宙黑洞的图片
按照理论,由于光都会掉进黑洞中,准确地说是没有黑洞的照片的
一般可以根据其周围的物质看出哪里可能有黑洞
(不过黑洞有黑洞辐射,黑洞不黑)
C. 宇宙黑洞是什么它真的存在吗
宇宙黑洞存在
宇宙黑洞:
斯皮策太空望远镜捕捉到的宇宙中隐藏黑洞的图片,其中黄色亮点表示一个内含“类星体”黑洞的遥远星系,它的外围被一层宇宙气体尘埃紧密环绕。
新浪科技讯 近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果,在宇宙中某一狭窄区域范围内,首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。
这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容,研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。
“深藏不露”的类星体
我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。
而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下,一 个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为"类星体"。
到目前为止,只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。
“充满”了黑洞的宇宙
近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。
来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示,“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞,放眼宇宙中的其它任何区域,我们完全可以大胆预测,必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着,一如我们原先推测的那样,在不为人知的宇宙深处,一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸,正借助着星际尘埃的隐蔽,在暗地里不断发展壮大着。”
宇宙黑洞包括物理黑洞和暗能量黑洞两种。物理黑洞有巨大的质量,但暗能量黑洞只有巨大的暗能量而没有巨大的质量。目前每个星系中心的黑洞都是暗能量黑洞。暗能量黑洞的引力与它内部的暗能量和它的旋转速度的乘积成正比,与它的体积成反比。
1.宇宙黑洞的研究现状
天文学家通过长期观测发现,在宇宙中有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域,称之为黑洞。黑洞是位居宇宙空间和时间构造中的一些深不见底的类似井状的东西,具有极大的吸引力,包括光在内的任何物体都无法逃脱被吸入的命运。这就使得人们对于黑洞的研究变得异常困难:它既不向外散发能量,也不表现出任何形式的能量,人们根本无法看到它。因此,人们对于黑洞的研究就象是对一种看不见的东西进行研究。
科学家们认为,黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,当一颗质量相当大的星体核能(氢)耗尽后,没有辐射压力去抵抗重力,平衡态不再存在时,这个星体将全面塌缩。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。根据科学家的计算,当中子星的总质量超过三倍太阳的质量时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。若其质量仍大于3个太阳质量时,那么连中子的气体压力也不能平衡重力,星体将继续塌缩至它的重力半径范围之内。这时,引力之大足以使一切粒子,包括光子,都被引回星体本身,不能外逸,就形成了引力极强的黑洞。黑洞可以吞噬附近的一切物质,它先将物质吸引到附近围绕它们高速旋转;随着转速的加快,物质变为炙热的等离子体,并逐渐靠近黑洞旋转中心;当它们最终接近黑洞时,就会被吞噬。
通常,黑洞是无法被发现的,但是也有例外:如果在它附近有气团,则会产生飞向黑洞的气流,于是气流也暴露了黑洞的位置。众所周知,在压缩时气体物质会被加热到几百万度,同时产生强烈的X射线辐射。用X射线观测望远镜就可以探测到黑洞的存在。2004年,着名的“钱德拉”X射线观测望远镜发现了一颗巨大黑洞的X射线,并将其命名为“SDSSpJ306”,它位于距离我们地球26亿光年的MS0735星团。天文学家通过对这些X射线和其所在星系的重力影响一起进行检测,推测它“出生”于127亿年前———而宇宙大爆炸发生在137亿年前。这说明,黑洞与星系同时演化,两者谁也不会单独主导早期宇宙中星体的快速诞生。 在此次观测中,天文学家们还在处于星系中心的“SDSSpJ306”黑洞的周围发现了许多新生星体,而且更多的星体正在形成之中。该发现给新出现的星系形成演化理论提供了重要的直接证据。
科学家们认为,黑洞是有质量的。黑洞一般被旋转的热气体圆盘所包围,这些热气体在以螺旋运动逐渐被黑洞吸收时会发出大量的电磁辐射。黑洞附近发光的氢原子谱线宽度与旋转速度有关。旋转速度越快,氢原子发出的谱线越宽,说明黑洞的质量越大。通过对氢原子谱线研究发现,“SDSSpJ306”黑洞有10亿个太阳重,所产生的能量更是太阳的20万亿倍。这个黑洞如此之大,以致它的引力作用范围大小与银河系相当。在这个黑洞吞噬星团的同时,还将一些热气体以射流形式喷还给宇宙,形成了两个巨大洞穴,每个洞穴的直径大约为65万光年。黑洞再次喷发出来的气体质量,相当于1万亿个太阳质量,这种喷射已经持续了1亿年之久。
黑洞有大有小。超巨黑洞的质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。小黑洞的质量与太阳基本处于一个数量级,主要由质量相当于太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸形成。超巨黑洞位于星系中心,据推测每个星系都有,质量一般约为星系总质量的0.5%。2002年10月,欧洲科学家宣布了银河系中心存在超巨黑洞的最佳证据。他们说,过去20年中,科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况,尤其对一颗名为S2的星体的运行轨道进行了跟踪研究,最终得出结论:S2附近确实存在一个巨型黑洞。质量是太阳7倍的S2,以每小时1.8亿公里的高速每15.2年绕银河系中心一周。之所以如此高速,是因为它周围存在黑洞,“害怕”被黑洞“吞噬”。经过计算,这一黑洞距地球2.6万光年,质量是太阳的370万倍。 银河系中心黑洞每年“食量”不足地球质量的1%。黑洞“食量”是根据它吞噬“食物”时发出X射线的强弱程度计算出来的。科学家还提出,如果黑洞获得了源源不断的“食物供给”,就可能从相对安静的状态中“醒来”,处于活跃状态中。
2.黑洞的种类
按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压以吞噬物体,从而形成黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小,它可以缩小到一个奇点。
3.暗能量黑洞的形成
根据科学家们的推算,宇宙大爆炸大约发生在137亿年以前。宇宙大爆炸之后,就形成了宇宙。它由两部分组成。一是由暗能量组成的世界,称之为黑暗世界;二是物质组成的世界,称之为物质世界。黑暗世界以旋涡场的形式存在,整个宇宙空间都被各种不同大小的旋涡场所充满。而物质世界则主要是以宇宙尘埃的形式存在,它们不均匀分布在各个旋涡场之中。在一个如星系般大小的旋涡场中,以Ep来表示宇宙尘埃绕它的旋涡中心运动的总动能。该旋涡场内的暗能量则分为两部分。一部分为旋涡中心的暗能量,以En1来表示。另一部分为旋涡中心之外的暗能量,用En2来表示。以En来表示星系的总暗能量,则有En=En1+En2。宇宙尘埃的运动是由暗能量来推动的。当En=Ep时,暗能量将全部转化为宇宙尘埃运动的动能。在这种情况下,旋涡场处于一种平衡状态,它既不收缩,也不膨胀。
下面分几种情况进行讨论。
(1).恒星的形成
当旋涡场内的宇宙尘埃很多时,Ep值比En大很多,即暗能量的旋转负荷太重。在旋涡场的旋转角速度不变的情况下,我们可以得到宇宙尘埃绕旋涡中心运动的总动能公式,如下所示:
Ep=MpVp2/2=Mp(ωR)2/2…………(6)
上式中,Vp为宇宙尘埃绕旋涡中心运动的平均速度,Mp为旋涡场中宇宙尘埃的总质量,ω为旋涡场的旋转角速度,R为宇宙尘埃到旋涡中心的平均距离。根据这条公式,当宇宙尘埃向旋涡中心靠近时,Ep值就会减少。当Ep值比En大很多时,旋涡场的转动负荷太重。在这种情况下,旋涡场必定收缩,宇宙尘埃必定向旋涡中心靠近,最后沉积到旋涡中心处变成沉积物。随着时间的推移,旋涡中心处的沉积物越来越多,最后变成了一颗恒星。恒星形成之后,当En=Ep时,其余的宇宙尘埃就再也不能沉积到旋涡中心。这些余下的宇宙尘埃就会在较小的旋涡场中形成围绕恒星运动的自转行星。
(2).星系的形成
当旋涡场很大,宇宙尘埃很多,En值与Ep相差不多时,旋涡场就处于一种平衡状态。在这种情况下,这些宇宙尘埃就无法靠近旋涡中心。这个大旋涡场中有无数个较小的旋涡场。象上述(1)所说的那样,每个小旋涡场形成一个恒星,无数个小旋涡场就会形成无数个恒星。这些小旋涡场都跟随大旋涡场旋转,由此而形成星系。
(3).宇宙旋涡的形成
当旋涡场内没有宇宙尘埃,即Ep=0时,旋涡场会不断地膨胀。当旋涡场内的宇宙尘埃很少时,它的总动能与暗能量相差太远,不足以阻止旋涡场的膨胀,结果,它会被旋涡场的旋转离心力抛出场外。到最后,旋涡场内将不存在任何宇宙尘埃。内部没有宇宙尘埃的旋涡场,它的旋转角速度是均匀的。旋涡场在离心力的作用下不断膨胀,它边缘的暗能量的运动速度也在不断增加。但当它的周围都有大小与它相差不多的旋涡场时,它的膨胀就会受阻。在这种情况下,旋涡场旋转的角速度以及暗能量运动的速度就相对稳定了下来,由此而形成一个不停地转动的宇宙旋涡。当星体顺着这种宇宙旋涡的旋转方向进入时,它就会被旋涡场的旋转之力弯转1800。接着,旋涡场用离心力推动它按原路返回。离开太阳系很远的慧星之所以能够返回太阳附近,所依赖的就是这种宇宙旋涡的力量。
(4).旋涡场的分类
我们把宇宙旋涡场按大小分为如下八种:
U旋涡场:又叫宇宙旋涡场,它的范围包括整个宇宙。
S旋涡场:又叫星糸团旋涡场,它的范围包括整个星糸团。
A旋涡场:又叫叫星系旋涡场,它的范围包括整个星系。
B旋涡场:又叫星团旋涡场,它的范围包括整个星团。
C旋涡场:又叫恒星旋涡场,它的范围被局限于恒星周围,包括所有行星的运行轨道。
D旋涡场:又叫行星旋涡场,它的范围被局限于行星周围,包括所有卫星的运行轨道。
E旋涡场:又叫卫星旋涡场,它的范围被局限于卫星周围。
F旋涡场:比E类旋涡场小的旋涡场。
(5).星系黑洞的形成
在每个星系的中心都有一个旋涡场,称之为星系旋涡中心。根据上述星系的形成原理,在它刚形成的时候,星系旋涡中心是没有宇宙尘埃的。在旋转离心力的作用下,它自然会向外膨胀。但在它的周围布满了很多大小与它相当的旋涡场,所以,它的膨胀受阻。各种旋涡场的旋转离心力在旋涡场边缘互相对抗,不断地进行对比和较量。经过很长一段时间之后,它们的对抗之力达到一种相对平衡状态。最后,星系旋涡中心的范围就被固定了下来。
由于星系旋涡中心是星系旋涡场的动力中心,所以,它内部贮藏的暗能量在星系中是最强大的。在强大暗能量的推动下,星系旋涡中心的旋转速度越来越快,暗能量在强大离心力的作用下不断地向旋涡中心的边缘集中,星系旋涡中心的中部地带的暗能量不断地被抽走,越来越少。最后,星系旋涡中心的内部就变成了一种真空状态,至此,它的旋转速度才能稳定下来。而星系旋涡中心的边缘就形成了一个由高速旋转的暗能量组成的圆盘,它把星系旋涡中心紧紧地包围了起来。这个高速旋转的圆盘带动周围的气体运动,使之发生激烈磨擦而发热,由此而变成了一个热气体圆盘。这个内部成为真空状态的星系旋涡中心就是一个暗能量黑洞,称之为星系黑洞。
星系黑洞被一个热气体圆盘所包围。这个圆盘的旋转速度有多大呢?在星系黑洞的形成过程中,它内部是没有质量的,即在旋涡中心内部不存在物质运动的动能。所以,它的虚拟质量为零。根据暗能量的动能公式En=MnVn2/2,当虚拟质量Mn=0时,圆盘中暗能量的速度Vn将达到无穷大。但实际上,宇宙黑洞会吸入物质,所以,圆盘的速度不可能达到无限大。将光子的性质与这个圆盘进行比较,两者的质量都接近零。由此类推,这个热气体圆盘的旋转速度应该接近光速。
由于星系黑洞是A旋涡场的旋转中心,所以我们又称之为A黑洞。
(6).星团黑洞
在星系中有很多B旋涡场。当B旋涡场内有很多宇宙尘埃,En值与Ep相差不多时,B旋涡场就处于一种平衡状态。在这种情况下,这些宇宙尘埃就无法靠近旋涡中心。B旋涡场内也有很多C旋涡场。象上述(1)所说的那样,每个C旋涡场形成一个恒星,很多C旋涡场就会形成很多恒星。这些恒星围绕B旋涡场的中心旋转,由此而形成一个星团。
在每个星团的中心都有一个旋涡场,称之为星团旋涡中心。很显然,星团旋涡中心内部是没有宇宙尘埃的。最后,它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞,称之为星团黑洞。很显然,星团黑洞比星系黑洞小很多。星团黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。
由于星团黑洞是B旋涡场的旋转中心,所以我们又称之B黑洞。
(7).星系团黑洞
宇宙中有很多S旋涡场。当S旋涡场内聚集到很多星系时,就会形成一个星系团。产生星系团的条件是:星系绕星系团中心旋转的总动能约等于S类旋涡场的暗能量。在每个星系团的中心有一个旋涡场,称之为星系团旋涡中心。最后,它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞,称之为星系团黑洞。由于它是S旋涡场的旋转中心,所以,又称之为S黑洞。星系团黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。
(8).宇宙中心黑洞
宇宙是一个大旋涡场,称之为U旋涡场。它的范围包括整个宇宙。所以,U旋涡场的中心就是宇宙的中心。在宇宙的中心有一个旋涡场,称之为宇宙中心旋涡场。最后,它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞,称之为宇宙中心黑洞。由于它是U旋涡场的旋转中心,所以又称之为U黑洞。宇宙中心黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。
综上所述,暗能量黑洞分为四种类型,从大到小排列如下:U黑洞、S黑洞、A黑洞和B黑洞。U黑洞是宇宙中最大的黑洞,而且它是宇宙的旋转中心。
4.黑洞引力公式
根据上述理论,暗能量黑洞由如下两部分组成:一是热气体圆盘,二是被热气体圆盘所包围的宇宙真空。很显然,在热气体圆盘的内部和外部之间形成了一种压强差,它内部的压强比它外部低很多。我们用P1和P2分别来表示热气体圆盘的外部压强和内部压强,用P来表示它们的正压强差,则P=P1-P2。很显然,正压强的方向是从热气体圆盘的外部指向它的内部的。用V来表示热气体圆盘的旋转速度,用En1来表示它的暗能量。用L来表示黑洞的体积。则,我们可以得到如下公式:
P=KEn1V/L …………(7)
公式(7)中,K为一个比例系数,称之为暗能量黑洞的引力常数。公式(7)的意思是:黑洞内外的正压强差与黑洞内的暗能量和黑洞圆盘的旋转速度的乘积成正比,与黑洞的体积成反比。
当一个物体接触热气体圆盘时,两者之间就会产生一个接触面积,用S来表示。我们用F来表示黑洞对该物质的吸引力,则可得到如下公式:
F=PS=KSEn1V/L …………(8)
公式(8)就是黑洞对物体的引力公式。很显然,黑洞对物体的引力与物体的质量大小无关。对于巨大黑洞来说,它的暗能量非常强大,它的旋转速度接近光速。所以,这种黑洞的引力非常巨大。
黑洞吸引物体是有一个过程的。当物体在黑洞的周围但未接触黑洞的热气体圆盘时,物体被黑洞吸引的受力面积S=0,则黑洞对物体的引力F=0。它意味着,黑洞外部的物体运动与黑洞的引力无关。星系中所有的恒星都绕黑洞运动,是因为黑洞是星系旋涡场的旋转中心,而不是因为受到黑洞引力的作用。
当物体接触热气体圆盘时,它就会受到黑洞的引力。但刚接触时的引力很小,而圆盘周围的气流速度却非常大。在这种情况下,物体必然被圆盘气流带动,并跟随气流而去。随着物体与圆盘的接触面增大,黑洞对物体的引力也在增大。当黑洞对物体的引力比物体绕黑洞运动的离心力大时,它就会被吸入黑洞之中。这种情况表明,虽然黑洞的引力与物体的质量无关,但物体被黑洞引力吸入洞内的过程却与物体的质量有关。
在物体进入黑洞之后,该物体就会被黑洞内部的压强所包围。物体内部的压强与它在黑洞外部时的压强相等。所以,在物体的内部和外部之间就形成了一种压强差,根据公式(7)就可以求出它的值。正压强差的方向是从物体内部指向外部的,受力面积包括物体的全部表面。结果,物体的整个表面同时受到强横无比的拉力,在刹那之间它就会被这种强大的拉力撕得粉碎,最后变成了气态状。
当光子进入黑洞时,它也会被黑洞的引力所包围。光子内部的压强与它进入黑洞之前是一样。所以,在光子的内部和外部之间就会形成强横无比的压强差。结果,象上面所叙述的一样,在光子进入黑洞的刹那之间就会被黑洞的引力撕得粉碎。所以,在光子进入黑洞后,它是无法从黑洞中逃出来的。
结论:包括光子在内的任何物体,它们进入暗能量黑洞之后都会在刹那之间爆炸开来,变成气态状。
D. 宇宙十大黑洞排名
宇宙十大黑洞排名:
1、宇宙中质量最大的黑洞
黑洞是宇宙中的“怪物”天体,其周围的引力环境非常恶劣,强大的引力使得光都无法逃脱黑洞的控制,黑洞存在各种各样的大小,有恒星际黑洞,也有位于星系中央的超大质量黑洞。
2、宇宙中质量最小的黑洞
科学家发现的质量最小黑洞小于三倍太阳质量,其编号为IGRJ17091-3624,是理论上黑洞形成的质量下限,这个黑洞可能非常小。
3、喜欢吞噬“黑洞”的超大质量黑洞
任何一个不断靠近黑洞的天体都会被黑洞吞没,即便是黑洞也不例外,科学家目睹了一个质量较小的黑洞被更大质量黑洞吞噬的现象,这个宇宙惨剧发生在NGC3393星系中,一个3000万倍太阳质量的黑洞吞噬了100万倍太阳质量的黑洞。
4、神奇的“子弹发射”黑洞当物质被吸入黑洞时,就会释放出辐射来,科学家发现H1743-322黑洞释放的“子弹”速度达到四分之一光速,其距离我们大约2。8万光年。
5、宇宙中最老的黑洞
宇宙中最老的黑洞是ULASJ11200641,其诞生于宇宙大爆炸后大约7。7亿年,也就是说它的年龄达到130亿年左右,那么它的质量会是多大呢,科学家估计为20亿倍太阳质量,其成长过程是个未解之谜。
6、宇宙中最“亮”的黑洞
黑洞虽然具有强大的引力场,但是其也会发出“亮”光,它们在吸积物质时会释放出辐射,尤其是类星体,科学家发现类星体3C273甚至可发出可见光波段内的光线,其距离我们大约30亿光年。
7、“无家可归”的黑洞
黑洞一般统治于星系的中央,但是科学家发现有些黑洞被星系“踢”出,在宇宙空间中自由漫游,SDSSJ0927+2943就是一个流浪黑洞,其质量达到6亿倍太阳质量,我们银河系中可能存在数百个流浪黑洞。
8、中等质量黑洞的诞生之谜
长期以来,科学家发现黑洞基本上可以分为小型、中等质量和超大质量三种,恒星级黑洞相对较小,超大质量黑洞可在星系中央出现,而中等质量黑洞则困扰了科学家多年,HLX-1就是一个中等质量黑洞,距离我们大约2。9亿光年,质量在2万倍太阳质量左右。
9、旋转最快的黑洞
GRS1915+105是一个旋转速度超过每秒950转的黑洞,位于天鹰座方向上,距离我们3。5万光年。
10、可供科学家研究的实验室黑洞
为了进一步研究遥远黑洞,科学家在实验室内模拟出人造的事件视界,研究黑洞的动力学特征。
E. 人类已经公布了黑洞的照片,你看过后有什么感觉呢黑洞还有那么神秘吗
人类已经公布了黑洞的照片,你看过后有什么感觉呢?黑洞还有那么神秘吗?银河系中心超大型品质黑洞的相片发布,照片里黑洞四周的这些高速运转的发光汽体所形成的一个亮环状结构紧紧围绕而成暗弱核心地区让人震撼,能从照片里见到黑洞强劲的影响力。