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87_avatar_small 楼主: 幂倾城淮
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黑洞是啥?

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online_member 发表于 2020-2-18 19:39:08 | 显示全部楼层
黑洞是啥?116 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,2019年4月11日,人类首次拍摄到了黑洞的照片
这个像甜甜圈一样的东西,就是带给我们无限遐想的黑洞(的轮廓)。
我们都知道,没有外力的情况下,物体会做匀速直线运动;
那么,当我们在宇宙中观察,突然看到有一颗恒星在独自旋转着,不用惊讶,这颗恒星其实并不孤单,它的伴侣,可能就是一个我们看不见的黑洞。

黑洞是啥?897 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


第一张黑洞照片:该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。



01

黑洞概念的由来

黑洞其实就是一个天体——一个特别的天体。
它是广义相对论的一个真空解,引力极其强大,其逃逸速度大于光速——也就是说,黑洞的时空曲率大到光都无法从其中逃脱

黑洞是啥?968 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


黑洞的提出:
黑洞最早的提出者应该是全能的拉普拉斯;
在爱因斯坦发表广义相对论后,黑洞有了全新的理论基础。
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西在研究爱因斯坦引力场方程的时候,得到了一个真空解。
这个解表明,如果大量的物质集中到一个点,它的周围就会产生奇怪的现象——会出现一个叫“视界”的东西,或者叫界面。在视界之内,光也无法逃脱,那么我们就无法看到它的内部。

黑洞是啥?56 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


爱因斯坦也对这种奇怪的天体有浓厚的兴趣,但是,他倾向于这种东西不存在——因为,实在是太奇怪了!
黑洞的命名:
黑洞的名字是由美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名的,惠勒在洗澡时,突发灵感,想到了这个通俗易懂的名字。
这不禁让我想到另一个伟大的物理学家——阿基米德。
他也是在洗澡的时候,发现了浮力、密度的原理的。
难道,洗澡可以催生灵感?写完这篇问答,我就洗澡去!

黑洞是啥?164 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229




02

史西瓦半径

说的黑洞,不得不提及史西瓦半径

这个以最早的提出者,史西瓦的名字来命名的物理参数,是衡量任何天体是否会成为黑洞的条件——或者,如果它要成为黑洞,应该满足的标准。

黑洞是啥?920 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


给定一个天体的质量,就可以算出史西瓦半径的大小:

黑洞是啥?508 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


太阳的史西瓦半径有3千米,而地球的史西瓦半径只有9毫米,
一旦天体的半径小于史西瓦半径,它就会成为一个黑洞。
根据广义相对论的原理,引力越强,时间运行的越慢。
所以,在黑洞里,由于引力太强,时间也会静止。

黑洞是啥?634 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


03

黑洞的演化过程

形成——塌缩
黑洞最初的形成,类似于中子星的形成。

恒星在生命的最后阶段,内部的核反应减少,不足以抵抗引力,因此会在引力的作用下塌缩。

黑洞是啥?177 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


巨大的压力使得电子被压进原子核内部,和质子结合,形成中子。所以,这个阶段的终点,被称为中子星。
但是,如果引力非常大,连中子间的相互作用力也抵抗不了,那么中子星会继续塌缩,最终形成黑洞。
长大——吸积

黑洞是啥?475 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。
高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。
吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。
寿命——蒸发

黑洞是啥?734 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


黑洞是有寿命的
史蒂芬霍金发现,黑洞会向外释放物质——这是一种以不确定原理为基础的超运动形式——被称为黑洞蒸发。

黑洞是啥?775 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


黑洞具有黑体辐射的特性,它的温度和辐射正相关;而它的质量又和温度负相关——因此,质量越大的黑洞,辐射越弱,寿命越长;质量越小的黑洞,寿命越小。
有的黑洞,在形成后几秒钟就蒸发了

黑洞是啥?778 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


04

总结

这就是黑洞,宇宙中神秘、诡异的存在——一个光的坟墓,时间静止之所。
最早我们通过方程发现了它们,后来又用技术拍到了一个。
以后,我们会继续研究黑洞,很期待,有新的发现!

黑洞是啥?907 / 作者:fytvop / 帖子ID:56229


我是宇宙物理学,这就是我的回答。
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