黑洞的名字是怎么来的?黑洞的具体表现有哪些?

黑洞是现代广义相对论中存在于空间的一种天体。黑洞的引力如此之大,以至于地平线上的逃逸速度大于光速。因此,“黑洞是时空曲率大到光线无法逃离其事件视界的天体”。下面有趣的历史系列会给你详细介绍。让我们看看!

1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的真空解。这个解表明,如果静态球对称恒星的实际半径小于一个固定值,它的周围就会出现一个奇怪的现象,即存在一个界面——“视界”。一旦进入这个界面,连光都无法逃脱。这个固定值叫做史瓦西半径,这个“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”。

image.png黑洞不能直接观察,但可以间接知道它的存在和质量,可以观察它对其他事物的影响。通过在物体被吸进之前释放由于黑洞引力带来的加速度产生的摩擦力而产生的X射线和γ射线的“边缘信息”,可以获得黑洞存在的信息。黑洞的存在也可以通过间接观察恒星或星际云和气团的轨道来推断,也可以得到位置和质量。

2019年4月10日北京时间21: 00,人类黑洞第一张照片出现。黑洞位于处女座的巨型椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域有一个阴影,周围是新月形的光环。爱因斯坦的广义相对论已被证明在极端条件下成立。

表现形式

据英国媒体报道,一项新的理论指出,黑洞可能会以变成白洞的方式死亡。理论上,白洞在行为上恰好与黑洞相反——黑洞不断吞噬物质,而白洞不断向外喷射物质。这一发现最早是由一家英国杂志网站报道的,其理论基础是晦涩的量子引力理论。

恒星的时空扭曲改变了光的路径,不同于原来没有恒星的路径。光线在靠近恒星表面的地方会稍微向内偏转,这可以通过在日食期间观察远处恒星发出的光来观察到。当恒星向内坍缩时,其质量引起的时空扭曲变强,光线向内偏转更强,光子更难逃离恒星。对远处的观察者来说,光线变得越来越暗,越来越红。

image.png最后,当恒星收缩到某个临界半径(史瓦西半径)时,它的质量导致时空扭曲变得如此强烈,以至于光线向内偏转得如此强烈,以至于无法逃逸。这样,如果光线无法逃逸,其他东西就不太可能逃逸,就会被拉回。也就是说,有一个事件的集合或一个时空区域,光或任何东西都无法从其中逃逸并到达遥远的观察者。这样的区域叫做黑洞。边界被称为事件视界,它与无法逃离黑洞的光线轨迹重合。

与其他天体相比,黑洞非常特殊。人们无法直接观察它,科学家只能对其内部结构进行各种推测。让黑洞自我隐藏的是弯曲的时空。根据广义相对论,时空在引力场的作用下会发生弯曲。此时,虽然光仍然沿着任意两点之间最短的光路传播,但它是相对弯曲的。穿过密集的天体时,时空会弯曲,光线会偏离原来的方向。

在地球上,由于引力场的作用很小,时空的扭曲最小。而黑洞周围,这种时空的变形是非常大的。这样,即使被黑洞遮挡的恒星发出的光有一部分会落入黑洞消失,但另一部分光会绕过弯曲空间中的黑洞到达地球。观察黑洞背面的星空,仿佛黑洞并不存在,就是黑洞的不可见性。

更有趣的是,有些恒星不仅直接向地球发射光到达地球,还向其他方向发射光,这些光可能被附近黑洞的强大引力折射到达地球。这样我们不仅可以看到这颗恒星的“面”,还可以看到它的“面”,甚至“背”,这就是宇宙中的“引力透镜”效应。

这张红外图像捕捉到了我们居住的银河系中心。银河系中的所有恒星都围绕着一个可能存在于银心的超大质量黑洞旋转。据美国太空网报道,一项新的研究表明,宇宙中质量最大的黑洞比科学家最初估计的要早开始快速增长,并且仍在加速。

以色列特拉维夫大学的一组天文学家发现,宇宙中最大质量黑洞的第一个快速增长期出现在宇宙年龄约为12亿年的时候,而不是之前认为的20亿到40亿年。天文学家估计宇宙的年龄约为138.2亿年。

同时,这项研究还发现,宇宙中最古老、质量最大的黑洞也有着非常迅速的增长。这项发现的细节发表在《天体物理学杂志》上。

如果黑洞足够大,宇航员就会开始意识到拉脚的引力比拉头的引力大。这种引力无情地把他往下拽,引力差会迅速增大,把他撕成碎片(拉伸线),最终他的身体会被分解,落入黑洞的无限致密核心。

image.png Pujinsky和他的两个学生Ahmed Emhari和James Sally以及该校的另一位弦理论学家Donald Malov一起重新计算了这个事件。根据他们的计算,它呈现了一个完全不同的场景:量子效应将事件视界变成沸腾的粒子漩涡,所有落入的东西都会撞上火焰墙,瞬间燃烧。

美国宇航局关注一个超大质量黑洞及其周围的物质圆盘。热物质簇(一个粉红色,一个黄色)各有与太阳相同的体积,并围绕黑洞运行。科学家认为超大质量黑洞存在于所有大型星系的中心。黑洞一直在吞噬被称为“活动星系核”的物质。很难确定黑洞的质量,因为它被一个明亮且温度极高的下落物质圆盘所包围。根据发表在《自然》杂志上的一篇研究论文,基于物质绕黑洞旋转速度的计算结果,37个已知星系中心的黑洞质量实际上低于之前的估计。

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