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为什么会说天上有个黑洞 为什么所有的大型星系中心都会有黑洞 有黑洞的原因是什么

导语:黑洞是一种极为特殊的天体,存在于所有大型星系的中心。它们的形成与恒星演化密切相关,而其强大的引力场也是黑洞所吸引物质的原因。科学家们通过观测和研究,对黑洞的性质和行为有了更深入的认识。

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  1. 为什么会说天上有个黑洞
  2. 黑洞形成的两个原因
  3. 黑洞星系的中心
  4. 银河系中心是黑洞还是超级恒星?黑洞是由物质组成还是能量奇点
为什么会说天上有个黑洞

1967年,剑桥的一位研究生约瑟琳贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲的物体,这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞.起初贝尔和她的导师安东尼赫维许以为,他们可能和我们星系中的外星文明进行了接触!我的确记得在宣布他们发现的讨论会上,他们将这四个最早发现的源称为LGM1-4,LGM表示“小绿人”(“Little Green Man”)的意思.然而,最终他们和所有其他人都得到了不太浪漫的结论,这些被称为脉冲星的物体,事实上是旋转的中子星,这些中子星由于它们的磁场和周围物质复杂的相互作用,而发出无线电波的脉冲.这对于写空间探险的作者而言是个坏消息,但对于我们这些当时相信黑洞的少数人来说,是非常大的希望——这是第一个中子星存在的证据.中子星的半径大约10英里,只是恒星变成黑洞的临界半径的几倍.如果一颗恒星能坍缩到这么小的尺度,预料其他恒星会坍缩到更小的尺度而成为黑洞,就是理所当然的了.在黑洞这个概念刚被提出的时候,共有两种光理论:一种是牛顿赞成的光的微粒说;另一种是光的波动说.我们现在知道,实际上这两者都是正确的.由于量子力学的波粒二象性,光既可认为是波,也可认为是粒子.在光的波动说中,不清楚光对引力如何响应.但是如果光是由粒子组成的,人们可以预料,它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响.起先人们以为,光粒子无限快地运动,所以引力不可能使之慢下来,但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应.1783年,剑桥的学监约翰米歇尔在这个假定的基础上,在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章.他指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来.米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用.这正是我们现在称为黑洞的物体.它是名符其实的——在空间中的黑的空洞.几年之后,法国科学家拉普拉斯侯爵显然独自提出和米歇尔类似的观念.非常有趣的是,拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一书的第一版和第二版中,而在以后的版本中将其删去,可能他认为这是一个愚蠢的观念.(此外,光的微粒说在19世纪变得不时髦了;似乎一切都可以以波动理论来解释,而按照波动理论,不清楚光究竟是否受到引力的影响.) 事实上,因为光速是固定的,所以,在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调.(从地面发射上天的炮弹由于引力而减速,最后停止上升并折回地面;然而,一个光子必须以不变的速度继续向上,那么牛顿引力对于光如何发生影响呢?)直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前,一直没有关于引力如何影响光的协调的理论.甚至又过了很长时间,这个理论对大质量恒星的含意才被理解.

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黑洞形成的两个原因

一种是内部原因致爆,另一种是外部原因致爆。

1.内部致爆形式

内部致爆形式,是指黑洞的挥发由内部原因构成。这些内部原因大约有两种,其一是三维能量空间内质量的转移,所形成的黑洞脂肪量超过由黑洞质量决定的临界值;其二是三维能量空间的膨胀或黑洞的旋转。

黑洞脂肪的形成使黑洞变得不稳定,构成了任何黑洞爆炸的总前提。西方的计算表明,黑洞的表面温度存在一个正比于表面引力的温度,也就是说,黑洞的表面温度存在着一个最大临界值,而黑洞的表面温度恰好由道学黑洞脂肪的量决定,所以,一旦脂肪的堆积超过临界,黑洞必然出现大规模的挥发。挥发的结果是使黑洞形成一个周围包裹着大量原脂肪物质的黑洞,也就是通常所说的星云。这是内部致爆的第一种方式。

第二种方式则不同,它使黑洞的心脏地带变得臃肿——旋转产生离心力,质点效应进一步消散,从根本上使黑洞变得不稳定。一旦膨胀超过维持黑洞四维引力圈套的临界,黑洞也将爆炸。这种爆炸,将使黑洞发生“分裂”——将一个黑洞炸成许多的黑洞。我把前一种致爆模式叫做“去脂肪模式”,后一种叫做“离散模式”。两种模式也可联合进行,联合致爆的结果是使一个黑洞变成一个星系。这个爆炸原理是最为普遍的,它能解释宇宙中为什么有那么多的天体,同时也符合宇宙中天体不断远离的观察结果。

2.外部冲击致爆形式

外部致爆的原理很简单:通过引力冲击破坏四维引力圈套的引力平衡。

这种方式的成功,必须要有黑洞脂肪的前提,实质上是一种内外联合的起爆。没有黑洞脂肪,四维引力圈套对能量的粉碎能力没有下降,任何物质都不可能对黑洞构成引发爆炸的“冲击”。

黑洞脂肪形成后,四维引力圈套发生分化,两个圈套之间产生不稳定的势差,虽然没有达到两种内部爆炸的临界,但如果在这个时候给予一个足够破坏这个平衡的外部引力冲击(不一定需要进行对撞,擦肩而过也行),黑洞就会“爆炸”(不一定发生分裂)。

黑洞的形成:黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。

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。

黑洞星系的中心

人类历史上首张黑洞照片正式公布,证明了科学家们的推测是没有问题的,

黑洞的存在是有原因的,据科学家推论,如果没有黑洞,那么这个宇宙将会没有生命。

科学家认为,每个星系的中心都有黑洞,很有可能星系就是由黑洞创造的。

什么是黑洞的中心,爱因斯坦认为那是结束。也有人认为黑洞根本没有内部,它可能是空间的终结。

银河系中心是黑洞还是超级恒星?黑洞是由物质组成还是能量奇点

据科学家推测银河系的中心是一颗超大黑洞,不是超级恒星,银河系中的各个星系围绕着它在旋转;黑洞是由超大恒星死亡后形成的,它既不是由物质构成的,也不是能量奇点,它只是引力巨大无比,同时它也能够不断地吞噬其它物体,包括了光线这样的宇宙射线。

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