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带你破解黑洞的秘密,黑洞没有你想的那样可怕

查看:713 / 更新:2022-04-11 13:02

黑洞像是宇宙中的猎人,随时隐藏好自己的行踪,捕捉路过的一切物质。但是宇宙中为何会有这样可怕的物质存在,黑洞究竟是怎样形成的呢?跟随小编一起去看一下黑洞形成的全过程。

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,这种奇异天文现象的主要特征是:1、这个区域有很强的磁场和引力,不断吞噬大量的星际物质,一些物质在它周围运行轨迹会发生变化形成圆形的气体尘埃环;2、它有很大的能量,可以发出极强的各类射线辐射;3、由于它极大的引力作用,光线在它附近也会发生弯曲变化。的确,通过观测到的大量间接征兆可以证实它的存在,却无论如何没能直接看到它。于是一些天文学家想象的认为它是一种恒星塌缩后,质量、密度很大的暗天体,美国物理学家惠勒给它取了一个有趣的名字“黑洞”。

在进入宇航时代的今天,世界各国已拥有各种先进的天文观测设备,如大口径配有极灵敏接受器的光学望远镜,大型射电天文望远镜,突破了地球大气层包围的哈勃空间望远镜等。天文观测已触及到距地球100亿光年以外的遥远天体,从河外星系到宇宙尘埃都可以一览无余,甚至像几万公里外一支小蜡烛那么微弱的光也能观测到,而唯独对“黑洞”却无能为力,确有些不合逻辑。如果它真是一种质量、密度很大,磁场、引力极强的“天体”,为什么至今看不到它的庐山真面目呢?

带你破解黑洞的秘密,黑洞没有你想的那样可怕

原因很简单,“黑洞”并不是一种实体星球,而是宇宙天体运动时产生的各种“磁场旋涡”现象,它的能量、射线辐射主要都是由磁场力作用产生的,因为它的构成物质密度非常稀薄,光线发射极其微弱,所以根本无法在远距离用光学仪器观察到它的形状,按其形态和性质说来它倒真是一个名副其实的“黑暗磁场旋涡洞”。

设想如果“黑洞”是一种物质构成密度非常大的“天体”,那么,在“黑洞”与物质密度相对极小的宇宙空间两者应该是有分界面的。根据光的反射、折射原理,当光投在两种物质的分界面时会有反射和折射现象的,这一点已经从宇宙中所有不发光天体都能够反光得到证实,无一例外。

所以,从“黑洞”不能反射光线这一点说明“黑洞”虽然有很强的吸引力,但是它的物质构成密度非常稀薄,还不足以达到反射光线的程度(并不是光线由于被它吸引无法脱离而不能反射)。当光线与它相遇时,只能是穿它而过了,没有明显的光反射和折射现象。因此也就无法通过光学观测直接看到它的形状,而只能用其它天文观测方式,通过“黑洞”急速旋转运动中产生的极强各类射线辐射来证实它的存在。

科学家通过哈勃望远镜上的高速光度计在1992年对天鹅座X-1的一批观察数据进行分析时,发现了两个迅速衰减并很快消失的紫外线脉冲阵列。这种现象与理论预言的物质落进黑洞视界时释放辐射的特征正相符合。至于光线在“黑洞”附近会发生弯曲的现象,是因为光波本身就是一种频率很高的电磁波,光现象本质就是一种电磁现象,所以,光线在“黑洞”附近由于受其磁场引力作用而发生弯曲现象是很自然的。

宇宙中一切天体都不是孤立存在的、所有物质之间都有千丝万缕的相互内在联系。“黑洞”现象的产生也不是偶然的,而是在自然规律内物质循环演变过程中一个重要的环节。整个自然界是由不断运动着的物质所组成,绝对静止的物质是不存在的,物质运动必然会产生磁场。天体和磁场是不可分割的整体,只要天体存在,它周围就一定有磁场存在。

各类物质结构由于运动方向的不同,运动速度的差异,会产生无数大小不一、强弱不同的磁场旋涡,这种磁场旋涡就是神秘的“黑洞”。大的物质结构产生大的磁场旋涡,如星系中心的“黑洞”(银河系中心);小的物质结构产生小的磁场旋涡,如恒星之间的“黑洞”(天鹅座X-1)。

自然界决定物质能量大小有两个重要因素:一是物质的质量;二是物质的运动速度。由于磁场具有力和能的特征,所以“黑洞”虽然构成物质密度很小,但因为它有极快的旋转运动速度,当组成它的物质凝聚向一个方向作有序运动时,便产生很大的能量和极强的引力。宇宙中一些分散的呈气态的氢、氧类物质和呈固态的硅、铁类尘埃物质,受“黑洞”吸引力作用,在“黑洞”附近运动方向发生变化,向其中心高速旋进,会形成围绕“黑洞”中心运动的圆形气体尘埃环。

“黑洞”虽然不能直观地看到,但可以通过它向外发出的各类射线辐射现象提示它的形态。国外有报道,哈勃望远镜已拍摄到“黑洞”周围边缘呈翘曲状的尘埃圆盘,这就更形象的证实了“黑洞”的旋涡性质和真实形态以及旋涡多呈漏斗状的特点。

带你破解黑洞的秘密,黑洞没有你想的那样可怕

其实宇宙中这些各类“黑洞”的运动形态和形成原理就像我们用肉眼可以观察到的许多自然涡流现象一样。如地球上大气运动产生的热带气旋--“台风”,在“台风”外围是急速旋转的气流形成的急风暴雨区域,能量非常大,而在空气涡流中心区域--“台风眼”,由于空气稀薄,压力相对较小,对周围产生很大吸引力,因此气流不易进入,反而是风平浪静的区域。

从卫星图上可以清晰地看到“台风”的圆形旋涡状云团。还有江河湖海中的水涡流也是圆形旋涡状的,水涡流同样有很大的能量和吸引力,当物体接近时会被吸引进漩涡之中。“黑洞”就像“台风”、“水流漩涡”这些可以直观的涡流现象,是宇宙中物质运动的产物。它的巨大能量和引力主要来自物质急速运动产生的磁场。

“黑洞”中心是外界物质不易进入、有形物质极少的区域,所以,在“黑洞”的中心都是空白区域。因为它对周围物质的吸引力在各方向基本是均匀的,一般“黑洞”周围物质运行的轨迹都是圆形旋涡状的。由于“黑洞”物质分布密度的不同,周围还会伸出一些旋臂(如可见的星系旋臂),造成同方向辐射强弱程度不同的射线脉冲现象(即脉冲星)。

在“黑洞”引力吸积过程中,物质的数量和密度不断增加,磁场旋涡范围会相应增大,能量和引力明显加强,又会吸引更多的物质,如此像滚雪球一样不断发展。当“黑洞”周围物质达到相当体积和密度时,对光的反射、折射作用逐步增强,到了一定程度便发展成为可以通过光学望远镜直接观察到的有形天体--“星云”,正是从恒星级“黑洞”中孕育出新生的天体“星云”。这种初期的有形天体多呈环状(环状星云),它的构成物质相对仍很稀薄,所以,形状非常模糊。随着“星云”体积不断膨胀,便开始了几十亿年以上向“恒星”发展的演变进程。

宇宙中所有天体的存在形式和演变过程都是由自然规律所决定的,“黑洞”也不例外。一但我们通过表面现象揭示出它的本质和与自然规律的内在联系,包括“黑洞”在内的各种奇异天象便不难解释了。宇宙间的所有生物都在默默的遵循着一条规律,所以物体有生就会有死。黑洞存在于宇宙中,同样也会有自己生长的过程,只要细心研究,就可以找到事物发展的源头。也许有人会问黑洞会消失死亡吗,黑洞是不是连接另一个宇宙次元的通道,到底是不是这样呐,今天我们就来说说到底黑洞里面是什么,宇宙中最大的黑洞。

黑洞里面是什么

其实黑洞就是一个地球漏洞,因为里边形成一股强大的磁场从而形成的一种神秘地域,这个地方经常沉没船只,飞机等,据说是被无底黑洞吸了进去,象太平洋上的百慕大三角就是黑洞。黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。黑洞是由于大型天体爆炸并自我坍缩而形成的,其中的一些和我们太阳的质量差不多,而另一些则要大很多。

黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱,所以称之为黑洞。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,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球。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,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。由于高密度而产生的力量,使得黑洞任何靠近它的物体都会被它吸进去。人们无法直接观察到它,物理学家也只能对它内部结构提出各种猜想。就像是一栋楼大厦的质量你不能直接测量一样,但是你可以根据质量等于密度*体积可得一样。究竟黑洞里面除了的物质具有什么样的特性,还有待于探索。

理论物理学家已经对黑洞内究竟发生了什么探索良久,然而他们的结论可以说实在令人费解。尽管黑洞吞噬所有的物质并且将其碾成一团,它仍然是空空如也。黑洞是一个非常神秘的物体,看起来它非常的可怕,但是它却非常的对于研究宇宙的进程研究非常有意义。因为,宇宙的形成就和黑洞有密切联系。想要知道黑洞里面是什么东西,依照最近的科学,可能在事件视界(存在一个事件的集合或空间——时间区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者,这样的区域称作黑洞。)的研究室比较可行的并且有意义的。

带你破解黑洞的秘密,黑洞没有你想的那样可怕

理论物理学家已经对黑洞内究竟发生了什么探索良久,然而他们的结论可以说实在令人费解。尽管黑洞吞噬所有的物质并且将其碾作一团,它仍然是空空如也。黑洞所有的质量都处于其中心一个无穷的小点上,我们叫它“奇点”。事实上奇点周围有很大一块黑暗区域,那就是黑洞的尺寸,是由它所产生的引力大小来衡量的。离黑洞很远的时候,光可以像往常那样自由穿梭,照亮它途经的天空。靠近黑洞后引力变得越来越大,最终即使跑得像光那样快也无法逃离黑洞的引力,这就是为什么奇点四周有那么大一块黑暗区域的原因。那个由于引力巨大以致光线也无法逃脱的边界,我们叫它“视界”。

“要知道黑洞里究竟是什么,我们需要有什么东西从视界里出来,并让我们用望远镜看到。对天文学家来说,要找到这样一个东西,最简单的就是光。不过黑洞质量太大了,连光都逃不了,因而我们无法获得任何信息。”格利森说:“你可以去黑洞看看,不过一旦你进去就再也回不来了。”

约翰·惠勒,也就是于1967年创造“黑洞”这个词的人,把这个词恰如其分地写在了他1999年自传的封面上。惠勒说,黑洞告诉我们,“空间可以像一张纸那样坍缩至一个无限小的点,时间电可以像吹熄火苗那样湮灭,而那些不可侵犯的、亘古不变的物理定律,也可以荡然无存”。

二、宇宙中最大的黑洞

北京时间6月29日消息,美国斯坦福大学的天文学研究小组在遥远的宇宙中发现了到目前为止堪称最庞大最古老的黑洞,其质量是太阳的180亿倍。同时,通过在这个巨大黑洞旁的小型黑洞的观测,天文学家用较强的重力场作用现象证实了爱因斯坦的相对论。众所周知,黑洞是看不见的,因此科学家们只能依靠它发出的辐射和对相邻恒星的万有引力作用来判定它的存在。

一般来讲,天文学家们将黑洞分为两类:星状黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相当于几个太阳的恒星坍缩形成,而超大质量星状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。这个宇宙最大黑洞是之前天文学所记录最大黑洞的6倍,它的质量很大,相当于一个小型星系,它距离地球35亿光年,形成于OJ287类星体的中心位置。类星体是一种极端明亮的星体,它的物体将持续螺旋状进入一个大型黑洞并释放大量辐射线。

然而十分特殊的是,OJ287类星体包含着两个黑洞,除此之外还有一个质量略小的黑洞,这样的星体组合使天文学家能够更为精确地对宇宙中最大的黑洞“量体重”。这个较小黑洞的质量是太阳的1亿倍,环绕着较大黑洞运行着,其每次运行一个周期需要12年时间。两个黑洞之间距离很近,小黑洞环绕一周时能两次与大黑洞周边物质发生挤压碰撞,每次碰撞都会导致OJ287类星体突然地变得明亮起来。在爱因斯坦的相对论观点中,小黑洞运行时自身会旋转着,或产生推进力,这样两个黑洞之间的距离将越来越近,这种现象还存在于太阳系与水星轨道之间,尽管水星轨道的作用比率较低。

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在OJ287类星体中,较大黑洞的重力场作用导致小黑洞的运行轨道出现难以置信的倾斜39度,这种作用显著地影响小黑洞碰撞大黑洞的周边物质。据天文观测统计,OJ287类星体共有十余次出现爆发性的明亮现象,芬兰图尔拉天文台莫里?瓦尔顿恩领导的天文小组对小黑洞的运动等级比率进行了测量分析,他们依据小黑洞的环绕轨道周期,推算较大的黑洞的质量大概是太阳的180亿倍。

瓦尔顿恩指出,之前天文学家们也评估观测到其他双子黑洞具有大质量,但是这些黑洞具体的质量大小很难得以确定。这是因为对黑洞周围的气态云的速度估测不准,并不清楚这些气态云是否仅仅与黑洞擦肩而过还是气态云是否环绕着黑洞。然而,美国宇航局戈达德太空飞行中心的托德?斯特罗迈耶称,他并不确信瓦尔顿恩研究小组能够真实地测量出OJ287类星体较大黑洞的质量。他在接受《新科学家》杂志记者采访时说,“这是因为仅有十几次高精度测量的爆发性明亮现象很难测定是否这种小黑洞运动特征与爆发性明亮现象有直接关系,明显地,如果依据这一理论爆发明亮现象并发连续性出现,那么对于大黑洞质量的测定则别有定论。”

究竟黑洞有多大呢,美国德克萨斯州大学克雷格?惠勒称,黑洞的大小取决于其围绕物质区域有多长,以及黑洞为了生长吞噬宇宙物质的速度有多快?从理论上说黑洞的大小是没有上限的。

这项最新研究还证实了另一项相对论观点——当黑洞之间释放能量形成重力波或在太空中形成波纹时,黑洞彼此之间会呈螺旋状逐渐接近。黑洞释放能量所产生的效应是黑洞相互交错或伴随着爆发现象。

瓦尔顿根据相对论推测,两个黑洞曾经在2007年9月13日发生过爆发现象,如果轨道没有正常衰退,在此后的20天又会发生一次爆发现象。他强调指出,在未来1万年里OJ287类星体内的这两个黑洞将发生合并。惠勒称,黑洞明亮爆发现象与相对论观点相符合,事实上爱因斯坦的理论告诉了我们未来它将会发生什么。

黑洞是什么?黑洞里面是什么物质?近来科学家们的关于黑洞的新理论把黑洞的神秘又有了几种不同的说法,物理与天体物理学家基普·索恩(Kip Thorne)的最新想法:黑洞扭曲时间和空间,霍金刚发布的一个演讲“黑洞讯息悖论”等一直被热议。黑洞若真是存在,那么宇宙黑洞里面是什么,下面是随外星探索网一起看看黑洞里面的神奇之物。

黑洞是什么?

黑洞就是一颗至少比太阳大10倍的恒星,在它生命剩下的10%里,它会逐渐变的更热(就会释放出更多的能量来)。由于自身的质量过大,就会产生很大的引力来;因此恒星只有靠自身的核聚变来产生能量用来平衡它自身的引力。但是在自身的能量用完后,自身的引力就成主导的力量,又没有什么力与它相抗衡就导致了这类恒星本身的崩溃,产生更为彻底的坍缩(当恒星质量比较小时,坍缩就没有那么彻底。像太阳那样大小的恒星只会成为一颗白矮星,大到8倍以上的就会变成中子星),从而变成一个重力和引力无限大的点。任何物质都将被吸进去。

要想真正理解探索黑洞里面是什么,正确的理解黑洞是什么是非常重要的,一直以来很多人对黑洞的理解都是字面的而理解,一个“大黑窟窿”,其实不然,下面我们就总结一下黑洞的几个特征:

1、黑洞是一个天体。黑洞跟其它恒星和行星一样都是宇宙中的天体。

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2、黑洞是看不见的。黑洞之所以叫黑洞,是因为黑洞连光都能吸收掉,准确地说黑洞是隐形的,不可人类肉眼观察所见。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。

3、密度高,体积小。黑洞是一种密度极高的星体,其强大的引力场会把周围一切物质吸进去。

4、无固定运转周期,黑洞没有公转和自转周期,可以移动。

5、成长速度看快。宇宙中最大质量黑洞的首次快速成长期出现在宇宙年龄约为12亿年时,而非之前认为的20~40亿年。

目前黑洞只有三个物理量可以被测量到:质量、电荷、角动量。所谓“黑洞”(Black Hole),是质量极大的恒星在核融合反应的燃料耗尽后,发生重力塌缩后形成的。由于它的重力场极强,一般相信任何物质,甚至是光,都不能 “逃出来”。这是科学家们对黑洞基本的定义和理解,这小如豌豆的天体黑洞里面是什么,接下我我们一起来了解。

黑洞大多是宇宙里面的恒星寿终正寝的地方,如果要比喻的话,黑洞是一个坟场也是一个垃圾回收站。所以在黑洞里面是什么,简单的理解来说是宇宙剩余的能量或被黑洞吞噬的天体,比如:被压缩的光,被挤压的星球。黑洞占据了宇宙总质量的90%,黑洞可以说是无处不在。更加具体的解析我们可以从黑洞的形成中寻得些许依据来探究宇宙的黑洞到底都装着什么东西。

黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星即将灭亡,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,中子本身在自身的挤压引力吸引下被碾为粉末,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,会使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量——γ射线。

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