黑洞的真相樣貌是什么樣子的
黑洞的真相樣貌是什么樣子的
黑洞是宇宙所存在的一個(gè)天體，而到現(xiàn)在科學(xué)家也無(wú)法去直接觀測(cè)到黑洞，畢竟黑洞是連光線都能帶走的神奇存在。下面是小編分享的黑洞里面內(nèi)部結(jié)構(gòu)曝光，一起來(lái)看看吧。
黑洞里面內(nèi)部結(jié)構(gòu)曝光
俄羅斯科學(xué)家認(rèn)為，有一些黑洞存在復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，光子、粒子和行星得以圍繞著黑洞中心的奇點(diǎn)運(yùn)行。這樣就能獲得光和熱，以及黑洞奇點(diǎn)的能量。這種情況可以證明外星生命能夠自給自足。
外面是繞軌道運(yùn)行的行星，里面是繞軌道運(yùn)行的光子。
在黑洞深處的行星上存在外星人，這聽(tīng)起來(lái)有些不可思議，但不是沒(méi)有可能。俄羅斯科學(xué)家認(rèn)為，有一些黑洞存在復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，光子、粒子和行星得以圍繞著黑洞中心的奇點(diǎn)運(yùn)行。奇點(diǎn)是黑洞中時(shí)空趨于無(wú)限的區(qū)域，可以看成是時(shí)空的邊界。
據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r(shí)間12日?qǐng)?bào)道，俄羅斯科學(xué)院原子能研究所維切斯拉夫?道庫(kù)恰耶夫教授認(rèn)為，在恰當(dāng)?shù)臈l件下，一些黑洞的中心可以再次形成新的時(shí)空結(jié)構(gòu)。
他說(shuō)，如果一個(gè)帶電且旋轉(zhuǎn)的黑洞質(zhì)量足夠大，就能弱化視界之上的引力。視界是黑洞周圍物質(zhì)有去無(wú)回的邊界，任何物質(zhì)包括光線都無(wú)法逃脫黑洞的引力。在邊界以外觀測(cè)不到邊界以內(nèi)的任何事件，因此稱黑洞的界面為一個(gè)視界。
科學(xué)家早已知道光子可以在帶電黑洞內(nèi)部穩(wěn)定的周期性軌道上存在。然而，道庫(kù)恰耶夫認(rèn)為，一個(gè)黑洞的柯西視界內(nèi)部也能夠適宜光子乃至行星的存在?？挛饕暯缫苑▏?guó)數(shù)學(xué)家柯西(1789-1857)的名字命名，這是時(shí)空切換的區(qū)域。
光子和行星能夠獲得繞軌道運(yùn)行的質(zhì)子發(fā)出的光和熱，以及黑洞奇點(diǎn)的能量。道庫(kù)恰耶夫由此推測(cè)，這種情況可以證明外星生命能夠自給自足。
他說(shuō)：“這個(gè)內(nèi)部黑洞區(qū)域，隱藏在兩個(gè)視界之中，從外部宇宙看來(lái)，確實(shí)是一個(gè)適宜的區(qū)域。高級(jí)外星文明可能安全地生活在星系核中的超大質(zhì)量黑洞中，但在外部不可見(jiàn)。”
今年早些時(shí)候，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)M87星系黑洞幾乎是原先預(yù)想的兩倍大。M87星系黑洞是到目前為止所觀測(cè)到的最大最遙遠(yuǎn)的黑洞，距地球大約5000萬(wàn)光年。研究人員說(shuō)，M87星系黑洞可能是在過(guò)去的某一時(shí)刻由一些小型黑洞合并而成的。銀河系中心的黑洞要比M87星系黑洞小1000倍。
目前，科學(xué)家最新探測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心溢出高能量放射線形成的兩個(gè)巨大氣泡，并認(rèn)為這兩個(gè)巨大的氣泡源自一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的噴發(fā)。每個(gè)神秘的宇宙氣泡結(jié)構(gòu)直徑跨越25000光年，兩個(gè)氣泡連接起來(lái)可覆蓋可見(jiàn)夜空一半的區(qū)域，它們噴射著伽馬射線(高能量波長(zhǎng)光線)。
這兩個(gè)氣泡連接起來(lái)時(shí)其直徑跨度50000光年，是整個(gè)銀河系直徑的一半。該結(jié)構(gòu)在太陽(yáng)系和銀河系核心之間盡可能地延伸。
據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，目前，科學(xué)家最新探測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心溢出高能量放射線形成的兩個(gè)巨大氣泡，并認(rèn)為這兩個(gè)巨大的氣泡源自一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的噴發(fā)。每個(gè)神秘的宇宙氣泡結(jié)構(gòu)直徑跨越25000光年，兩個(gè)氣泡連接起來(lái)可覆蓋可見(jiàn)夜空一半的區(qū)域，它們噴射著伽馬射線(高能量波長(zhǎng)光線)。
這兩個(gè)氣泡連接起來(lái)時(shí)其直徑跨度50000光年，是整個(gè)銀河系直徑的一半。該結(jié)構(gòu)在太陽(yáng)系和銀河系核心之間盡可能地延伸。
研究人員稱，宇宙氣泡結(jié)構(gòu)表明數(shù)百萬(wàn)年前存在著爆炸式的恒星誕生，或者它們形成于銀河系中心一個(gè)超大質(zhì)量黑洞噴射大量氣體和灰塵之中。美國(guó)哈佛-史密遜天體物理學(xué)研究中心的道格-芬克貝涅(Doug Finkbeiner)是該項(xiàng)研究負(fù)責(zé)人，他說(shuō)：“目前最新發(fā)現(xiàn)的銀河系巨大氣泡結(jié)構(gòu)仍存在著謎團(tuán)，我們并不能完全理解它的特性或者起源。”
掃描銀河系伽馬射線
芬克貝涅和研究小組使用美國(guó)宇航局費(fèi)爾米伽馬射線望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)繪制了太空伽馬射線，并對(duì)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究分析。據(jù)悉，該望遠(yuǎn)鏡是迄今發(fā)射的最高清晰度的伽馬射線探測(cè)器。
通過(guò)過(guò)濾彌漫太空中的伽馬射線背景薄霧，研究人員能夠探測(cè)到這個(gè)巨大氣泡結(jié)構(gòu)。科學(xué)家并未進(jìn)行盲目性的研究分析，之前一些天文學(xué)家使用其它儀器發(fā)現(xiàn)在銀河系中心區(qū)域潛伏著一種巨大的未知結(jié)構(gòu)。
研究人員稱，德國(guó)倫琴人造衛(wèi)星的X射線觀測(cè)結(jié)果表明巨大氣泡結(jié)構(gòu)的邊緣接近銀河系中心，同時(shí)，美國(guó)宇航局威爾金森微波各向異性探測(cè)器在氣泡伽馬射線的位置探測(cè)到額外的無(wú)線電信號(hào)。
11月9日，芬克貝涅在接受新聞媒體采訪時(shí)說(shuō)：“我們肯定發(fā)現(xiàn)了某些事物，這些信號(hào)暗示著此前尚未發(fā)現(xiàn)過(guò)，但目前沒(méi)有令人信服的證據(jù)。”這兩個(gè)巨大氣泡結(jié)構(gòu)十分顯眼、神秘且非常龐大。他指出，這兩個(gè)巨型氣泡結(jié)構(gòu)釋放的能量相當(dāng)于10萬(wàn)顆超新星釋放的能量。
這兩個(gè)氣泡連接起來(lái)時(shí)其直徑跨度50000光年，是整個(gè)銀河系直徑的一半。該結(jié)構(gòu)在太陽(yáng)系和銀河系核心之間盡可能地延伸。由于氣泡延伸在不同的平面，它們將不會(huì)包裹吞并地球。這項(xiàng)研究報(bào)告將發(fā)表在近期出版的《天體物理學(xué)》雜志上。
氣泡結(jié)構(gòu)形成之謎
目前研究人員仍不能確定這種巨大的氣泡結(jié)構(gòu)是如何形成的，但該結(jié)構(gòu)具有輪廓鮮明、清晰可辨的邊緣，這暗示著它們是由較大、快速，且相當(dāng)近期釋放的能量形成。
芬克貝涅稱，氣泡結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主流形成因素是數(shù)百萬(wàn)年前大量的恒星形成，以及銀河系中心黑洞釋放活躍能量，這個(gè)黑洞的質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)的400萬(wàn)倍。
天文學(xué)家已觀測(cè)研究銀河系中心超大質(zhì)量黑洞釋放的強(qiáng)大噴射流，落入黑洞的宇宙物質(zhì)對(duì)這些噴射流提供“燃料”。美國(guó)普林斯頓大學(xué)天體物理系主任大衛(wèi)-斯彭格爾(David Spergel)說(shuō)：“這兩個(gè)龐然大物一旦接收‘燃料’，將產(chǎn)生非常強(qiáng)大的爆炸。”
研究人員稱，雖然目前我們沒(méi)有直接的證據(jù)顯示銀河系的黑洞釋放噴射流，但這項(xiàng)最新研究可能是銀河系中心黑洞能量活躍噴射的首次證據(jù)。
目前，科學(xué)家正在進(jìn)行更多的研究分析，試圖更好地理解何種因素驅(qū)動(dòng)新發(fā)現(xiàn)的銀河系氣泡結(jié)構(gòu)，以及從中能夠揭示多少關(guān)于銀河系和宇宙的特性和秘密。
斯彭格爾說(shuō)：“無(wú)論巨大氣泡之下的是什么樣的能量，都將關(guān)聯(lián)至更深的天體物理學(xué)疑問(wèn)。”
黑洞是怎么形成的
黑洞的產(chǎn)生過(guò)程類似于中子星的產(chǎn)生過(guò)程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)收縮過(guò)程立即停止，被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星球。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過(guò)程無(wú)休止地進(jìn)行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來(lái)的是一個(gè)密度高到難以想象的物質(zhì)。任何靠近它的物體都會(huì)被它吸進(jìn)去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣.
亦可以簡(jiǎn)單理解：通常恒星的最初只含氫元素，恒星內(nèi)部的氫原子時(shí)刻相互碰撞，發(fā)生裂變、聚變。由于恒星質(zhì)量很大，裂變與聚變產(chǎn)生的能量與恒星萬(wàn)有引力抗衡，以維持恒星結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。由于裂變與聚變，氫原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)最終發(fā)生改變，破裂并組成新的元素——氦元素。接著，氦原子也參與裂變與聚變，改變結(jié)構(gòu)，生成鋰元素。如此類推，按照元素周期表的順序，會(huì)依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至鐵元素生成，該恒星便會(huì)坍塌。這是由于鐵元素相當(dāng)穩(wěn)定不能參與裂變或聚變，而鐵元素存在于恒星內(nèi)部，導(dǎo)致恒星內(nèi)部不具有足夠的能量與質(zhì)量巨大的恒星的萬(wàn)有引力抗衡，從而引發(fā)恒星坍塌，最終形成黑洞。
跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由質(zhì)量大于太陽(yáng)質(zhì)量20倍的恒星演化而來(lái)的。
當(dāng)一顆恒星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料(氫)，由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒(méi)有足夠的力量來(lái)承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開(kāi)始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。
質(zhì)量小一些的恒星主要演化成白矮星，質(zhì)量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，中子星的總質(zhì)量不能大于三倍太陽(yáng)的質(zhì)量。如果超過(guò)了這個(gè)值，那么將再?zèng)]有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發(fā)另一次大坍縮。
這次，根據(jù)科學(xué)家的猜想，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍，直至成為一個(gè)體積很小、密度趨向很大。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小于史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無(wú)法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系——“黑洞”誕生了。
根據(jù)科學(xué)家計(jì)算一個(gè)物體要有每秒種7。9公里的速度就可以不被地球的引力拉回到地面而在空中饒著地球轉(zhuǎn)圈子了。這個(gè)速度叫第一宇宙速度。如果要想完全擺脫地球引力的束縛到別的行星上去至少要有11。2km/s的速度這個(gè)速度叫第二宇宙速度。也可以叫逃脫速度。這個(gè)結(jié)果是按照地球的質(zhì)量和半徑的大小算出來(lái)的。就是說(shuō)一個(gè)物體要從地面上逃脫出去起碼要有這么大的速度。可是對(duì)于別的天體來(lái)說(shuō)從它們的表面上逃脫出去所需要的速度就不一定也是這么大了。一個(gè)天體的質(zhì)量越是大半徑越是小要擺脫它的引力就越困難從它上面逃脫所需要的速度也就越大。
按照這個(gè)道理我們就可以這樣來(lái)想:可能有這么一種天體它的質(zhì)量很大，而半徑又很小使得從它上面逃脫的速度達(dá)到了光的速度那么大。也就是說(shuō)這個(gè)天體的引力強(qiáng)極了連每秒鐘三十萬(wàn)公里的光都被它的引力拉住，跑不出來(lái)了。既然這個(gè)天體的光跑不出來(lái)我們?nèi)徽劸涂床灰?jiàn)它所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的，任何物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度都不可能超過(guò)光速。既然光不能從這種天體上跑出來(lái)當(dāng)然任何別的物質(zhì)也就休想跑出來(lái)。一切東西只要被吸了進(jìn)去，就不能再出來(lái)，就象掉進(jìn)了無(wú)底洞這樣一種天體，人們就把它叫做黑洞。
我們知道，太陽(yáng)現(xiàn)在的半徑是七十萬(wàn)公里。假如它變成一個(gè)黑洞半徑就的大大縮小。縮到多少?只能有三公里。地球就更可憐了它現(xiàn)在半徑是六千多公里。假如變成黑洞，半徑就的縮小到只有幾毫米。那里會(huì)有這么大的壓縮機(jī)，能把太陽(yáng) 地球縮小的這么!這簡(jiǎn)直象《天方夜譚》里的神話故事黑洞這東西實(shí)在太離奇古怪了。但是，上面說(shuō)的這些可不是憑空想象出來(lái)的而是根據(jù)嚴(yán)格的科學(xué)理論的出來(lái)的。原來(lái)黑洞也是由晚年的恒星變成的象質(zhì)量比較小的恒星到了晚年，會(huì)變成白矮星;質(zhì)量比較大的會(huì)形成中子星。現(xiàn)在我們?cè)偌右痪滟|(zhì)量更大的恒星到了晚年，最后就會(huì)變成黑洞。所以，總結(jié)起來(lái)說(shuō)白矮星 中子星和黑洞就是晚年恒星的三種變化結(jié)果。
現(xiàn)在白矮星已經(jīng)找到了，中子星也找到了，黑洞找到?jīng)]有?也應(yīng)該找到的。主要因?yàn)楹诙词呛诘?，要找到它們?shí)在是很困難。特別是那些單個(gè)的黑洞，我們現(xiàn)在簡(jiǎn)直毫無(wú)辦法。有一種情況下的黑洞比較有希望找到，那就是雙星里的黑洞。
雙星就是兩顆互相饒著轉(zhuǎn)的恒星。雖然我們看不見(jiàn)黑洞，但卻能從那顆看的見(jiàn)的恒星的運(yùn)動(dòng)路線分析出來(lái)。這是什么道理呢?因?yàn)殡p星中的每一個(gè)星都是沿著橢圓形路線運(yùn)動(dòng)的而單顆的恒星不是這樣運(yùn)動(dòng)。如果我們看到天空中有顆恒星在沿橢圓形路線運(yùn)動(dòng)卻看不到它的'同伴'那就值得仔細(xì)研究了。我們可以把那顆星走的橢圓的大小，走完一圈用的時(shí)間，都測(cè)量出來(lái)。有了這些，就可以算出來(lái)那個(gè)看不見(jiàn)的'同伴'的質(zhì)量有多大。如果算出來(lái)質(zhì)量很大，超過(guò)中子星能有的質(zhì)量，那就可以進(jìn)一步證明它是個(gè)黑洞了。
在天鵝星座，有一對(duì)雙星，名叫天鵝座X-1。這對(duì)雙星中，一顆是看的見(jiàn)的亮星另一顆卻看不見(jiàn)。根據(jù)那可亮星的運(yùn)動(dòng)路線?？梢运愠鰜?lái)它的'同伴'的質(zhì)量很大至少有太陽(yáng)質(zhì)量的五倍。這么大的質(zhì)量是任何中子星都不可能有的。當(dāng)然，除這些以外還有別的證據(jù)。所以基本上可以肯定，天鵝座X-1中那個(gè)看不見(jiàn)的天體就是一個(gè)黑洞。這是人類找到的第一個(gè)黑洞。
另外還發(fā)現(xiàn)有幾對(duì)雙星的特征也跟天鵝座X-1很相似，它們里面也有可能有黑洞。科學(xué)家正對(duì)它們作進(jìn)一步的研究。 “黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個(gè)“大黑窟窿”，其實(shí)不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場(chǎng)是如此之強(qiáng)，就連光也不能逃脫出來(lái)!
黑洞的理論看法
黑洞不再是個(gè)單純的理論上的推斷， 作為一種真實(shí)存在的可信度越來(lái)越高.科學(xué)家們?cè)谥钟谛强罩袑ふ液诙吹耐瑫r(shí)， 開(kāi)始了對(duì)黑洞的形成機(jī)理的研究.
自古以來(lái)， 天文學(xué)家們就致力于星體的一生的研究.恒星最初是由作為星際物質(zhì)浮游于宇宙中的塵埃聚集而成的.太陽(yáng)就是一個(gè)典型， 它的內(nèi)部發(fā)生著由氫原子核結(jié)合成氦原子核的聚變， 那里的溫度高達(dá)數(shù)千萬(wàn)度， 但是太陽(yáng)的表面溫度卻只有六千度左右， 這樣的狀態(tài)最穩(wěn)定， 恒星在該狀態(tài)下能夠維持?jǐn)?shù)十億年.
最終核聚變將從中心部向外擴(kuò)展， 恒星開(kāi)始膨脹， 成為很明亮但溫度卻不那么高的狀態(tài)， 這就是紅巨星.
在這個(gè)變化過(guò)程中， 巨星內(nèi)部的氦開(kāi)始凝縮， 凝縮產(chǎn)生的能量又使溫度再次升高， 當(dāng)蓄積的能量超過(guò)極限時(shí)， 就會(huì)發(fā)生大的爆炸， 在發(fā)出光的同時(shí)恒星縮小， 這就是新星.從字義上看新星似乎是新的星， 其實(shí)不然， 它來(lái)自略帶陳舊感的紅巨星， 是老齡之星.最終， 星體中心部的氦原子核進(jìn)一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質(zhì).
新星在引力作用下進(jìn)一步塌縮， 成為中心處具有相當(dāng)高溫度的白矮星.在經(jīng)典理論中， 白矮星就是恒星一生的終結(jié)， 隨著核物理學(xué)的發(fā)展， 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)還能進(jìn)一步形成中子星.
具有一定質(zhì)量的恒星將成為密度很高的白矮星， 之后星體由于自重進(jìn)一步塌縮， 使得原子全部被壓碎， 核外電子與原子核里的質(zhì)子相結(jié)合變成了中子， 整個(gè)星體成為只有中子的原子核的集合……可以說(shuō)此時(shí)星體本身就是一個(gè)巨大的原子核.
中子星的密度大約是每立方厘米1012 克.一塊方糖大小的物質(zhì)重達(dá)一百萬(wàn)噸， 相當(dāng)于好幾艘當(dāng)今世界上超級(jí)油輪的運(yùn)力.如果中子星再進(jìn)一步塌縮， 其密度再增大一千倍、一萬(wàn)倍……時(shí)， 就將成為黑洞.
但是， 最近的研究成果表明， 恒星的一生并不一定都按照上述的過(guò)程進(jìn)行.質(zhì)量小于太陽(yáng)的8 倍的恒星， 其能量在宇宙中散失后， 成為白矮星然后冷卻下去.質(zhì)量在太陽(yáng)的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恒星， 即使是在新星爆發(fā)后， 仍然具有很大的能量， 它將經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演化最終成為中子星， 但是還不具備更強(qiáng)的塌縮能力.
研究表明， 中子星的半徑多在10 公里左右.大于該范圍的星最后將變成黑洞， 成為吸收一切物質(zhì)的宇宙之洞.但是， 對(duì)于上述根據(jù)天體初期的質(zhì)量去預(yù)測(cè)它的晚期的方法， 存在著不同的觀點(diǎn) (很多人認(rèn)為初始質(zhì)量為太陽(yáng)的2—3 倍的恒星也有可能變成黑洞) ， 因此我們還不能斷言哪一種方法是絕對(duì)可以信賴的.宇宙學(xué)的研究之難， 由此可以略見(jiàn)一斑.
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