分類: 教育/科學 科學技術

問題描述:

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解析:

黑洞是密度超大的星球,吸納一切,光也逃不了

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“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。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，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恒星表面。

等恒星的半徑小于一特定值（天文學上叫“施瓦氏半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指任何物質一旦掉進去，就再不能逃出，包括光。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。

那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。

當一顆恒星衰老時，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，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恒星主要演化成白矮星，質量比較大的恒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于三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么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，直至成為一個體積很小、密度趨向很大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小于史瓦西半徑)，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，從而切斷了恒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。那么，黑洞是怎么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，由于引力場作用很小，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恒星發出的光，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，有些恒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恒星的“臉”，還同時看到它的側面、甚至后背！

“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。

按組成來劃分，黑洞可以分為兩大類。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋轉的巨大的暗能量組成，它內部沒有巨大的質量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉，其內部產生巨大的負壓以吞噬物體，從而形成黑洞，詳情請看宇“宙黑洞論”。暗能量黑洞是星系形成的基礎，也是星團、星系團形成的基礎。物理黑洞由一顆或多顆天體坍縮形成，具有巨大的質量。當一個物理黑洞的質量等于或大于一個星系的質量時，我們稱之為奇點黑洞。暗能量黑洞的體積很大，可以有太陽系那般大。但物理黑洞的體積卻非常小，它可以縮小到一個奇點。

黑洞吸積

Ramesh Narayan、Eliot Quartaer 文 Shea 譯

黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的，這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時，它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值模擬也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。

天體物理學家用“吸積”這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質系統的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因為吸積才形成了我們周圍許多常見的結構。在宇宙早期，當氣體朝由暗物質造成的引力勢阱中心流動時形成了星系。即使到了今天，恒星依然是由氣體云在其自身引力作用下坍縮碎裂，進而通過吸積周圍氣體而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周圍通過氣體和巖石的聚集而形成的。但是當中央天體是一個黑洞時，吸積就會展現出它最為壯觀的一面。

然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外邊散發質子.

爆炸的黑洞

黑洞會發出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至會爆炸。當英國物理學家史迪芬·霍金于1974年做此語言時，整個科學界為之震動。黑洞曾被認為是宇宙最終的沉淀所：沒有什么可以逃出黑洞，它們吞噬了氣體和星體，質量增大，因而洞的體積只會增大，霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結合了廣義相對論和量子理論。他發現黑洞周圍的引力場釋放出能量，同時消耗黑洞的能量和質量，這種“霍金輻射”對大多數黑洞來說可以忽略不計，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。

奇妙的萎縮的黑洞

當一個粒子從黑洞逃逸而沒有償還它借來的能量，黑洞就會從它的引力場中喪失同樣數量的能量，而愛因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的損失會導致質量的損失。因此，黑洞將變輕變小。

沸騰直至毀滅

所有的黑洞都會蒸發，只不過大的黑洞沸騰得較慢，它們的輻射非常微弱，因此另人難以覺察。但是隨著黑洞逐漸變小，這個過程會加速，以至最終失控。黑洞委瑣時，引力并也會變陡，產生更多的逃逸粒子，從黑洞中掠奪的能量和質量也就越多。黑洞委瑣的越來越快，促使蒸發的速度變得越來越快，周圍的光環變得更亮、更熱，當溫度達到10^15℃時，黑洞就會在爆炸中毀滅。

黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、熱量無限高、體積無限小的奇點和周圍一部分空空如也的天區，這個天區范圍之內不可見。

黑洞是一種引力極強的天體，就連光也不能逃脫，所以稱之為黑洞。

黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由于高密度而產生的力量，使得黑洞任何靠近它的物體都會被它吸進去。人們無法直接觀察到它，物理學家也只能對它內部結構提出各種猜想。就像是一棟樓大廈的質量你不能直接測量一樣，但是你可以根據質量等于密度*體積可得一樣。究竟黑洞里面除了的物質具有什么樣的特性，還有待于探索。

黑洞是一個非常神秘的物體，看起來它非常的可怕，但是它卻非常的對于研究宇宙的進程研究非常有意義。因為，宇宙的形成就和黑洞有密切聯系。想要知道黑洞里面是什么東西，依照最近的科學，可能在事件視界(存在一個事件的集合或空間——時間區域，光或任何東西都不可能從該區域逃逸而到達遠處的觀察者，這樣的區域稱作黑洞。)的研究室比較可行的并且有意義的。

理論物理學家已經對黑洞內究竟發生了什么探索良久，然而他們的結論可以說實在令人費解。盡管黑洞吞噬所有的物質并且將其碾作一團，它仍然是空空如也。黑洞所有的質量都處于其中心一個無窮的小點上，我們叫它“奇點”。

事實上，奇點周圍有多大一塊黑暗區域，也就是黑洞的尺寸，是由它所產生的引力大小來衡量的。離黑洞很遠的時候，光可以像往常那樣自由穿梭，照亮它途徑的天空。而靠近黑洞后，引力變得越來越大，最終，即使跑的像光那樣快也無法逃離黑洞的引力。這就是為什么奇點四周有那么大一塊黑暗區域。那個由于引力巨大以至光線也無法逃脫的邊界，我們叫它“視界”。

“要知道黑洞里面是什么，我們需要有什么東西從視界里出來，并讓我們用望遠鏡看到。對天文學家來說，要找到這樣一個東西，最簡單的話就是光，不過黑洞質量太大了連光都逃不了，因而我們無法獲得任何信息”他說，“你可以去黑洞看看，不過一旦你進去就再也回不來了。”

黑洞是什么?

黑洞是什么?黑洞里面是什么物質?科學家們的關于黑洞的新理論把黑洞的神秘又有了幾種不同的說法，物理與天體物理學家基普索恩(Kip Thorne)的最新想法：黑洞扭曲時間和空間，霍金剛發布的一個演講“黑洞訊息悖論”等一直被熱議。

黑洞就是一顆至少比太陽大10倍的恒星，在它生命剩下的10%里，它會逐漸變的更熱(就會釋放出更多的能量來)。由于自身的質量過大，就會產生很大的引力來;因此恒星只有靠自身的核聚變來產生能量用來平衡它自身的引力。但是在自身的能量用完后，自身的引力就成主導的力量，又沒有什么力與它相抗衡就導致了這類恒星本身的崩潰，產生更為徹底的坍縮(當恒星質量比較小時，坍縮就沒有那么徹底。像太陽那樣大小的恒星只會成為一顆白矮星，大到8倍以上的就會變成中子星)，從而變成一個重力和引力無限大的點。任何物質都將被吸進去。

要想真正理解探索黑洞里面是什么，正確的理解黑洞是什么是非常重要的，一直以來很多人對黑洞的理解都是字面的而理解，一個“大黑窟窿”，其實不然，下面我們就總結一下黑洞的幾個特征：

1、黑洞是一個天體。黑洞跟其它恒星和行星一樣都是宇宙中的天體。

2、黑洞是看不見的。黑洞之所以叫黑洞，是因為黑洞連光都能吸收掉，準確地說黑洞是隱形的，不可人類肉眼觀察所見。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。

3、密度高，體積小。黑洞是一種密度極高的星體，其強大的引力場會把周圍一切物質吸進去。

4、無固定運轉周期，黑洞沒有公轉和自轉周期，可以移動。

5、成長速度看快。宇宙中最大質量黑洞的首次快速成長期出現在宇宙年齡約為12億年時，而非之前認為的20~40億年。

目前黑洞只有三個物理量可以被測量到：質量、電荷、角動量。所謂“黑洞”(Black Hole)，是質量極大的恒星在核融合反應的燃料耗盡后，發生重力塌縮后形成的。由于它的重力場極強，一般相信任何物質，甚至是光，都不能“逃出來”。

黑洞里面是什么?

黑洞大多是宇宙里面的恒星壽終正寢的地方，如果要比喻的話，黑洞是一個墳場也是一個垃圾回收站。所以在黑洞里面是什么，簡單的理解來說是宇宙剩余的能量或被黑洞吞噬的天體，比如:被壓縮的光,被擠壓的星球。黑洞占據了宇宙總質量的90%，黑洞可以說是無處不在。更加具體的解析我們可以從黑洞的形成中尋得些許依據來探究宇宙的黑洞到底都裝著什么東西。

黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、熱量無限高、體積無限小的奇點和周圍一部分空空如也的天區，這個天區范圍之內不可見。黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程;某一個恒星即將滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在自身的擠壓引力吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由于高質量而產生的引力，會使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。黑洞開始吞噬恒星的外殼，但黑洞并不能吞噬如此多的物質，黑洞會釋放一部分物質，射出兩道純能量——射線。

真理在于探索，相信未來科學會給出更正確的解答。

1、黑洞（black hole）是時空展現出引力的加速度極端強大，以至于沒有粒子，甚至電磁輻射，像是光都無法逃逸的區域。廣

2、義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界 （event horizon）。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特征。

3、在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光。此外，彎曲時空中的量子場論預測，事件視界發出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質量反比的溫度。在恒星質量的黑洞，這種溫度高達數十億K，因此基本上無法觀測。

黑洞是現代廣義相對論中，存在于宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強大，使得視界內的逃逸速度大于光速。故而，“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。

1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦場方程的一個真空解，這個解表明，如果一個靜態球對稱星體實際半徑小于一個定值，其周圍會產生奇異的現象，即存在一個界面——“視界”，一旦進入這個界面，即使光也無法逃脫。這個定值稱作史瓦西半徑，這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因黑洞引力帶來的加速度導致的摩擦而放出x射線和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可借由間接觀測恒星或星際云氣團繞行軌跡，還可以取得位置以及質量。

擴展資料：

質量測定

中科院國家天文臺研究員劉繼峰領導的國際團隊在世界上首次成功測量到X射線極亮天體的黑洞質量，在該領域獲得重大突破，將增進人們對黑洞及其周圍極端物理過程的認識。該研究成果2013年11月28日發表在國際雜志《自然》上。

20世紀90年代以來，天文學家陸續在遙遠星系中發現了一批X射線光度極高的天體，它們可能是人們一直尋找的中等質量黑洞，也可能是具有特殊輻射機制的幾個或幾十個太陽質量的恒星級黑洞。

國際天文和天體物理界對此一直難以定論。由于這類天體距離我們十分遙遠，通常為幾千萬光年，同時X射線照射黑洞吸積盤而產生的光污染也非常強，因此測量極其困難。

參考資料來源：百度百科－黑洞

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