问世间陈翔百度云:什么叫“黑洞”?

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/05/03 05:36:26

是一种假说,一些大恒星生命终结后的一种存在状态,是一个超大物质集聚,也是超大的引力场,将光都能吸入。

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。

根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。

那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),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,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。

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。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么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。

这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!

“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。

“黑洞”就是人们在宇宙中观察到的一种天文现象,看起来就是巨大的黑色的洞,并且可以吞噬它周围的天体甚至撕裂星系。

对于此现象的产生人们还没有确切的定论。目前存在许多种假说。众假说中大多数科学家倾向于“天体说”。此说认为“黑洞”是一种天体,巨大的恒星能量枯竭后通过一系列变化,经过几个阶段后形成的一种吸引力极强的天体,可以把周围经过的物质吸入。包括光线在内的各种电磁波、射线被吸入后也不能返回。所以看上去就是一个黑色的“洞”。

据外电12月16报道,据《科学日报》报道,天文学家们首次观察到黑洞吞噬中子星的全过程。今年夏天,“雨燕”号天文望远镜观察到GRB 050724短暂的伽马射线爆发,此后,设在智利的南欧天文观测台还发现了伽马射线爆发的“回声”,科学家们称本次的观察的结果可以用来解释这种伽马射线爆发现象。

据从事该项研究的科学家们表示,他们所观察到的伽马射线爆发在距离地球约三十亿光年的椭圆星系中,爆发总共持续了约二秒钟。期间发出的X光持续了一昼夜的时间,据称,本次爆发所释放出来的能量是太阳当前所产生能量的数亿倍。一般情况下,伽马射线的爆发持续时间约为几十秒钟并伴随着新恒星的诞生。然而,在这个椭圆星系中本次所发生的伽马爆发却都是一些衰老的天体参与的,这种现象目前科学家们还无法解释。

天体物理学家们通过计算得出结论证,这可能意味着两个由高质量天体构成的天体系统同时被瓦解。很有可能,这是黑洞在吞噬中子星。

中子星的消失并不是瞬间完成的:当中子星在靠近黑洞边缘时,它首先被撕裂成碎片,然后才被黑洞完全吸食掉,剧烈的伽马射线爆发和后来所发出的微弱的X光都符合黑洞吞噬中子星的模式。

当然,伽马射线的爆发从地球上是看不到的,因为地球的大气会过滤极强烈的光辐射。从2003年开始,美国宇航局的“雨燕”号天文望远镜曾多次在X射线、伽马射线和紫外线波长范围内观测到此类宇宙惨剧,它还为科学家们捕捉到了一百多次遥远星系中的大爆炸

是一种假说,一些大恒星生命终结后的一种存在状态,是一个超大物质集聚,也是超大的引力场,将光都能吸入。