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黑洞里面是什么

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online_admin 发表于 2015-9-11 16:03:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
黑洞里面是什么

在黑洞周围,会有某种力量把你拉进去。黑洞的引力毫无疑问是强大的,即使是光也休想逃脱它的魔掌。但是,黑洞中还有另外一些东西,一些我们难以准确描述的东西。也许,正是黑洞那绝对的黑暗以及神秘莫测、无边无际的深渊挑动着你——或者说强迫着你——斗胆靠近。

虽然黑洞里面是什么我们暂时无法得知,但是我们可以研究最近的黑洞,比如史瓦西黑洞,就是在恒星刚刚变成黑洞的时候。


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。



文/《飞碟探索》

进入黑洞的旅行将是一趟单途旅行。一旦你跨过了事件视界,也就是连光也无法逃脱的临界点,就再也无法回头了,最可能的结果是你将以一种悲惨的方式死去。好吧,如果这些还无法让你就此却步的话,起码可以先探讨一下,如果我们造访一个黑洞,都可能会看到些什么。


当一颗大质量恒星(质量大概需要达到我们太阳的25倍以上)耗尽它的燃料时,就会因自身的引力坍缩,从而形成一个黑洞。在银河系的恒星中,大约每1000颗里就有1颗能大到足以制造一个黑洞。银河系拥有至少1000亿颗恒星,这意味着大约有1亿个黑洞潜伏在银河系中。不过,别忘了,太空是浩瀚无比的,即使你以光速旅行,要到达最近的黑洞仍要耗费数千年时间。

但是,就让我们假设你精通星际旅行,不管你是通过曲速引擎推进也好,还是通过虫洞也好,总之,你到达了一个黑洞。你会看到黑洞里面是什么


排水口的漩涡



黑洞里面是什么573 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:20292



好吧,这些都不是真实发生的。一个孤零零的黑洞,毋庸置疑,它是黑的。如果你围着它转上一圈,就会注意到它是球形的,而不像我们平时所见的通常意义上的洞。如果它是转动的(就像宇宙中的大多数天体都存在某种程度的自转),那么这个黑洞的赤道将比其两极更宽,不是一个完美的球形。


然而,更具戏剧性的一幕是,有一个超大质量黑洞就在银河系中心安了家,其质量几乎是太阳的400多万倍。黑洞的引力使得大量气体和尘埃聚集在它的周围,这些气体和尘埃聚集成盘状,螺旋形运动着进入黑洞——就像是排水口的漩涡。在这些物质被消耗的同时,摩擦会将它们加热到几十亿摄氏度的高温,同时产生大量的射线,并发射出能量和带电粒子。

这个炽热的圆盘将会相当壮观。至于黑洞本身,你是无法直接看到的,因为它处在气体和尘埃的笼罩中。不过,你可以看到黑洞的引力如何使其周围的光线拐弯和扭曲,从而在环绕黑洞的物质上创造出一个视觉印记——黑洞影子。引力还会扭曲影子本身,使它看上去比真正的黑洞大5倍。


通常来说,我们认为光是笔直向前传播的——光子风驰电掣、一往无前。但是,在靠近黑洞的区域,强大的引力拉住了光子,使它们绕着黑洞旋转,形成轨道。在这些光子中有那么一些设法逃脱并到达了你的眼睛(或者望远镜),而你看到的,就是一个镶在阴影周边的明亮圆环。

与此同时,在物质圆盘的内侧,其环绕黑洞运行的速度接近光速。根据爱因斯坦的相对论,如果一个光源向你飞奔而来,那么它会显得更加明亮。如果你正好在物质圆盘的侧面看黑洞,圆盘冲你而来的一侧的光芒将更为明亮,从而在黑洞的这一侧形成一个明亮的新月形。



黑洞里面明亮且清晰

黑洞里面是什么378 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:20292



因此,虽然你不能直接看到黑洞,但你可以看到它的影子,它是被明亮的圆环和新月形的光包围着的。一些研究人员担心,从圆盘中喷出的气体、尘埃和带电粒子可能会使得这戏剧性的一幕变得模糊。为了准确地预测出黑洞影子的模型,研究人员创建了一些最为精确的计算机模型,综合了所有环绕黑洞的气体和引力可能造成的物理现象。

美国亚利桑那州立大学的天体物理学家费里欧·奥泽尔说,结果证明,景象依然是明亮而又清晰的。他们制作了一些非常棒的影像,但更重要的是,他们帮助天文学家预想出了当真正观测到银河系黑洞的影子时,会看到黑洞里面是什么。



通过将世界各地现有的多达11个天文望远镜的观测能力结合在一起,天文学家第一次创造了一个巨大的、地球大小的观测仪器,以观察黑洞的影子及其特征性的月牙和圆环。奥泽尔说:“我们将看到一个圆环,一个一边比另一边更为明亮的圆环,这正是我的希望与梦想。”

这个行星大小的望远镜被称为事件视界望远镜,将动用从南极一直到智利的观测设备,并使用超级计算机来处理大量的数据。“这将使我们得到一个比已知所有望远镜的放大倍数都要高的放大倍数。”领导这一项目的麻省理工学院天文学家舍普·多尔曼说。他还解释说,要想从地球上看清黑洞的阴影,就相当于要从地球上看清月球上的一个柚子。




掉进黑洞里面被撕成碎片

黑洞里面是什么147 / 作者:伤我心太深 / 帖子ID:20292



2015年春天,研究人员已经把7个望远镜连接在了一起,准备开始观测。到2017年,他们希望所有的望远镜都能到位,届时人们将能够直接看到一个黑洞。事实上,获取到的黑洞图像将是开创性的,它将为黑洞的确存在提供最强有力的证据(到目前为止,所有的证据都还只是间接证据,比如银河系中心黑洞的引力对附近恒星的影响)。物理学家也将能够对一个黑洞周边究竟发生着什么进行有史以来最为细致的观测,并且能够对爱因斯坦相对论错综复杂的细节进行检测。


但是,也许仅仅一个影像还是不够,你仍然想进入黑洞内部。很不幸,物理学家对将会发生些什么也不是十分确定。按照常规的假设来说,你会被拧成意大利面条。如果你的脚先跳进黑洞,那么你的脚将会感受到比头部强大得多的重力。随着你接近黑洞,你的脚和头所受引力的差别会越来越大,直到你被撕裂。很快,这一重力潮汐,正如它的名字一样,会将你身体的每一个细胞、每一个分子、每一个原子撕成碎片。



根据数学计算,如果黑洞相对较小(质量只有太阳的几十倍大小),那么你被拧成意大利面条的过程会在你穿越事件视界之前很早就发生了。而如果这个黑洞是巨大的,达到太阳质量的几十亿倍,那么你会很安全地穿过事件视界,而你被拧成意大利面条的过程,会在你穿过事件视界之后才发生。


但是,在2012年,当尝试弄清楚物质在进入黑洞后是否会永久消失时,约翰·普金斯基和其他物理学家意识到,你的命运还有其他的可能性。他们说,根据量子力学理论,事件视界会变成一个巨大的火墙,一旦你穿过事件视界,它会把你烧成灰烬。你甚至根本没有被拧成意大利面条的机会。


很多物理学家不认同这一观点。因为根据爱因斯坦的广义相对论,一个人在掉进事件视界时不会感到有什么异常,只是飘浮在空中而已。这个火墙将违反等效性原理,而这是物理学家不愿意轻易放弃的、极其重要的原理。因此,他们尝试了一个又一个想法,试图解决已经众所周知的“火墙悖论”。但是直到现在,人们还是没有达成任何共识。

为了能够一劳永逸地弄明白黑洞里都发生了些什么,也许你不得不到某个黑洞里走一趟。但问题是,你进入黑洞以后,黑洞里面有什么,你看到了也无法告诉任何人!



online_member 发表于 2016-9-30 09:56:26 | 显示全部楼层
我支持楼上的说法,黑洞吞噬宇宙后爆炸,新的宇宙就出来了!!!!!
online_member 发表于 2015-9-18 21:43:23 | 显示全部楼层
黑洞到什么程度才崩溃?

感谢德国天文学家,我们现在知道了躺在我们银河系中心的那个黑洞的精确尺寸。

     简直是个巨兽啊!宽度相当于地球公转轨道的直径,质量比我们的太阳还大430万倍。不过幸好,它离我们有2万7千光年那么远。
     来自马克斯·普朗克地外物理研究所的科学家们,用设在智利的欧洲南部天文台观察那些环绕银河系中心运行的行星。16年的研究成果毫无疑问的证实——潜藏在我们银河系中心的是一个巨大的黑洞,这些成果现已发布在《天体物理学杂志》。

     黑洞让人感到疑惑,这不仅仅是对科学家来说。我有一位同事,他喜欢深入研究那些政府以及跨国公司的黑幕,对那些糗事了解的要比量子引力多多了,今天早些时候,他问我这样一个问题,“黑洞里面是什么?”我意识到自己没法很好的回答这个问题,所以我打电话给Stefan Gillessen寻求解答,他是上面那个最新成果的研究者之一。
     一开始,他就告诉我,科学家只应该问能够回答的问题,既然我们不可能从黑洞中获取信息(例如,以可见的方式),那么我们永远不能确切知晓那里面究竟是什么?不过,我们当然不能就此放弃。

     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。

     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,奇点周围有多大一块黑暗区域,也就是黑洞的尺寸,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,照亮它途径的天空。而靠近黑洞后,引力变得越来越大,最终,即使跑的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。那个由于引力巨大以至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,最简单的话就是光,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”他说,“你可以去黑洞看看,不过一旦你进去就再也回不来了。”

     Gillessen承认他对奇点的概念感到不自在。但已故的约翰·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,书名叫《真子、黑洞和量子泡沫:在物理学的一生》("Geons, Black Holes and Quantum Foam: A Life in Physics")。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,时间也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。”



online_member 发表于 2015-9-18 21:46:12 | 显示全部楼层
黑洞与宇宙的形成有什么关系?
online_member 发表于 2015-9-18 21:54:28 | 显示全部楼层
黑洞似乎再在不断增加质量,也在不断增大。因为质量不断增加,引力越大,也就能把附近的星球吸过来,如此下去,就像漏洞越漏越大,星系不断消失,星球宇宙将灭亡。之后,再爆炸,新的宇宙开始了。是这样吗?
online_member 发表于 2015-9-18 21:55:57 | 显示全部楼层
请问新的星系是如何形成的?
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