什么是黑洞谢谢告诉我,黑洞的基本性质?

2024-01-12 12:53:57  阅读 123 次 评论 0 条

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什么是黑洞谢谢告诉我

黑洞的基本性质?

黑洞是什么?

什么是黑洞

什么是黑洞谢谢告诉我

黑洞是现代广义相对论中宇宙空间内存在的一种密度极大、体积极小的天体。德国天文学家卡尔·史瓦西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,其周围存在一个连光都无法逃脱的界面“视界”。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。因此,黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。

黑洞的基本性质?

简单地标准定义如下:

一个密度无限大、体积无限小的质点(也成为奇点),对周围时空产生引力。

当物质接近奇点到了一定距离,就无法逃逸出引力,包括光。

这个距离覆盖的范围,就叫做黑洞。

形象地,可以想象一个浴缸,塞子拔掉后,水不断地流向下水道。

水就是【引力】。

小鱼在浴缸里游。

游的快的,或者距离塞眼(【奇点】)远的小鱼,不会被吸进去。

但是到了一定的距离,连最快的小鱼(【光】)都要被吸进去,那么这个距离所覆盖的范围,就叫做【黑洞】。

基本性质:

1物质、能量、信息只进不出

2除了质量、电荷、角动量、表面积等基本性质外,黑洞无任何特征来区别彼此

3黑洞会以霍金辐射形式蒸发

黑洞是什么?

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

  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,详情请看“宇宙黑洞论”。

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

  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。

它的比起暗能量黑洞来说体积非常小,它甚至可以缩小到一个奇点。

  ■划分二

  1972年,美国普林斯顿大学青年研究生贝肯斯坦提出黑洞"无毛定理":星体坍缩成黑洞后,只剩下质量,角动量,电荷三个基本守恒量继续起作用。

其他一切因素("毛发")都在进入黑洞后消失了。

这一定理后来由霍金等四人严格证明。

  由此,根据黑洞本身的物理特性,可以将黑洞分为以下四类。

  (1)不旋转不带电荷的黑洞。

它的时空结构于1916年由施瓦西求出称施瓦西黑洞。

  (2)不旋转带电黑洞,称R-N黑洞。

时空结构于1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。

  (3)旋转不带电黑洞,称克尔黑洞。

时空结构由克尔于1963年求出。

  (4)一般黑洞,称克尔-纽曼黑洞。

时空结构于1965年由纽曼求出。

[编辑本段]【黑洞的吸积】

  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。

目前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及视界的存在极为敏感。

对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。

数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。

  天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者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。

但是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。

  然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子.

[编辑本段]【黑洞的毁灭】

  ■萎缩直至毁灭

   黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸。

当英国物理学家史迪芬.霍金于1974年做此预言时,整个科学界为之震动。

  霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论。

他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量(参考霍金的《时间简史》,我们可以认定一对粒子会在任何时刻、任何地点被创生,被创生的粒子就是正粒子与反粒子,而如果这一创生过程发生在黑洞附近的话就会有两种情况发生:两粒子湮灭、一个粒子被吸入黑洞。

“一个粒子被吸入黑洞”这一情况:在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞,而正粒子会逃逸,由于能量不能凭空创生,我们设反粒子携带负能量,正粒子携带正能量,而反粒子的所有运动过程可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程,如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸。

这一情况就是一个携带着从黑洞里来的正能量的粒子逃逸了,即黑洞的总能量少了,而爱因斯坦的公式E=mc^2表明,能量的损失会导致质量的损失)。

当黑洞的质量越来越小时,它的温度会越来越高。

这样,当黑洞损失质量时,它的温度和发射率增加,因而它的质量损失得更快。

这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,因为大黑洞辐射的比较慢,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。

[编辑本段]【黑洞与地球】

  黑洞没有具体形状,你也无法看见它,只能根据周围行星的走向来判断它的存在。

也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来,但实际上根本用不着过分担心,虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据,就算它对距地球极近的物质产生影响时,我们也还有足够的时间挽救,因为那时它的“正式边界”还离我们很远。

况且,恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。

但这并不意味着我们就可以放松警惕了(谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢?),这也是人类研究它的原因之一。

  恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环.

什么是黑洞

黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。

最早提出黑洞问题的是英国地理学家约翰·米歇尔,他在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。

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黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。

依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论,当一颗垂死恒星崩溃,它将聚集成一点,这里将成为黑洞,吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。

黑洞的产生过程:

某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸。

当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。

但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,连中子间的排斥力也无法阻挡。

中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。

由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

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