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黑洞里面是什么样的呢? 黑洞绝对是一种奇葩的天体

2017-08-09 22:14 责编:小编 来源:UFO发现网 浏览 参与 评论
导读 黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。由于目前科学的界限,我们还不能准确的描述黑洞的形成原因及与地球的关系,但是可以肯定的是,黑洞将会是未来科学研究的方向,而有关黑洞量子力学也会发展的越来越好。那么黑洞里面是什么样的呢? 以人类的视角来看...
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黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。由于目前科学的界限,我们还不能准确的描述黑洞的形成原因及与地球的关系,但是可以肯定的是,黑洞将会是未来科学研究的方向,而有关黑洞量子力学也会发展的越来越好。那么黑洞里面是什么样的呢?

以人类的视角来看,黑洞绝对是一种奇葩的天体,通常它质量很大,体积又很小,但是引力又很大,在它的视界边缘,光都难以逃脱,那么黑洞到底是一个什么样子的东西呢?或者说它的形状是啥样呢?其实时至今日,还没有一个人实际看到过它视界之内的样子,包括全世界最权威的天文学家在内,对于黑洞的样子都是根据理论而推测来的。所以我们看到有关黑洞的图片或者视频,要么是一个黑幽幽的“洞”,要么是一个黑幽幽的“球”。

其实黑洞这个词很容易让人误解,以为就是一个黑幽幽的大洞。其实不是,天文学中的黑洞是一种天体,这个天体并不是一个大洞,而应该是一个球状天体,但是它却是一个无所不息的球状天体。那么科学家们为什么称它为“黑洞”呢?首先是因为这个东西既不会发光,也不会反光,比最黑的颜色还要黑,也比最黑的黑夜还要黑,这是因为光遇到它的时候会被吸进去。

因为即便以光的速度在距离他太近的时候也会被吸引到它里面,所以宇宙中的黑洞是看不见的,我们只能通过它对周围的物质的影响来判断它的存在。而之所以称它为“洞”,也正是由于它只吸不吐的性质,就好像东西掉进洞里一样,所以黑洞这个名词是很形象的,但是却容易让人产生误解,以为它是一个黑色的洞。

如上是人们对一般意义上的黑洞的理解,但其实我们在看黑洞的时候却不是这个样子的,通常情况下,它应该是一个略微发一点光的,并且两极有辐射的球体,这是由于黑洞的引力极大,它周围极远距离内的物质都会被它吸到它的附近,并在其引力下拉成碎片,甚至把原子都拉碎,造成黑洞附近的吸积盘,这一时刻是有能量放出的,而且会发出极强的光。

科学家们观测到的宇宙中的类星体就是这个样子的,由于物质在宇宙中是广泛分布的,所以几乎所有黑洞周围都是有物质的,那么黑洞对他周围的物资也会有一种吸附作用,这一过程中黑洞的视界边缘之外就会发光,有一部分光并不会被黑洞吸入,所以从这个道理上讲,黑洞会或多或少的发一些光,完全不发光的黑洞反倒是极其少见的,甚至可以说是不存在的。

黑洞是宇宙中物质密度最高的天体,大型黑洞也是宇宙中质量最大的天体,关于黑洞的内部世界,可以称为另一个时空,因为时空相对外面是扭曲的,不少科学家认为黑洞之中会有一个奇点,那才是物质和能量汇聚的地方,但是假设进入黑洞内部,也不会看到这个奇点,因为它产生的光不可能向外发射。

按宇宙中黑洞的形成机制来看,最小的黑洞大约要相当于太阳质量的30倍,不过也有可能有一些质量特别小的黑洞,但是根据霍金辐射理论来说,小黑洞一般很容易蒸发掉,它只有适度的且不断的吞噬物质才能保持它的形态,天文观测方面至今也没有发现质量比较小的黑洞,而个头巨大的类星体却发现了一些,因为类星体的中心都是一种大型黑洞,质量甚至能达到太阳的百亿倍以上,这也是宇宙间质量最大的天体,距今为止发现的最大的类星体是瑞士天文学家发现的一个质量达到太阳180亿倍的类星体中心黑洞,而我们银河系中心的黑洞则由太阳质量的400万倍。

黑洞的形成

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,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,连中子间的排斥力也无法阻挡。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。由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

也可以简单理解为:通常恒星最初只含氢元素,恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞,发生聚变。由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。由于氢原子核的聚变产生新的元素——氦元素,接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成锂元素。如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至铁元素生成,该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定,参与聚变时释放的能量小于所需能量,因而聚变停止,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞。说它“黑”,是因为它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样,黑洞也是由质量大于太阳质量好几十甚至几百倍以上的恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

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