解释者:黑洞 2018-10-26 09:01:06

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“黑洞”的概念是天体物理学中最奇怪的概念之一

问题的答案是:“如果一个地区的物质密度变得如此之高,以至于光线无法逃脱,会发生什么

”这个问题的原因甚至可以追溯到爱因斯坦1916年的预测,在他的广义相对论基础上,光行进的方向将向任何附近质量的方向弯曲

近年来,通过发现“引力透镜”,预测得到了惊人的证实 - 其中背景源和前景质量是如此紧密对齐,以至于来自背景光源的光线高度失真,甚至在前景质量周围形成几乎完整的弧线之前1916年之前,我们没有考虑到这可能是可能的为什么质量较小的光子,光子粒子会感受到它们通过的任何质量的影响

令人惊讶的答案是,我们宇宙的基本形状受到其中每个质量的影响,就像偶尔出现的大理石引起的橡胶板中的凹坑一样,可以认为通过的光被限制在橡胶板上,当它通过大理石附近时它会通过凹坑从原来的路径偏转如果凹坑变得太深,那么通过足够近的光线会被偏转成一条螺旋形路径,这条路径终止于大理石上,它根本不会逃脱光路之间的边界

只是设法通过密度浓度而那些没有被称为“事件视界” - 密度浓度的质量越大,这个“不归路面”的尺寸越大,对于像太阳一样大的物体,事件视界直径约6公里形成这样一个黑洞所需的物质密度非常高 - 每立方米大约2 x 1019公斤

这比原子核的密度更加极端密集到目前为止在自然界中观察到的物质形态是在所谓的中子星中遇到的,一颗由中子组成的整个恒星然而即使是中子星也不够密集,大约50倍,形成一个黑洞太阳的质量奇怪的是,形成黑洞所需的密度与总质量的倒数平方成比例

因此,如果物体的质量约为太阳的2,500倍,中子星的密度就足以形成黑洞

当如此多的质量集中在同一个地方时究竟发生了什么

它是否会被压缩成某种新状态,例如被认为是中子构成块的夸克,或者更为基本的构造块

我们只是不知道太阳的平均密度 - 大约每立方厘米1克 - 这也恰好是地球表面液态水的密度,如果它与质量100相关就足以形成一个黑洞太阳的百万倍这是大质量星系中心内的紧凑物体的质量继续这种推理,我们可以问:“我们生活在一个黑洞吗

” - 这个问题在过去的一个世纪中占主导地位的宇宙论宇宙的平均密度是如此之高,以至于光和我们周围的其他一切都无法逃脱

答案似乎是“不”宇宙正在经历一个加速的扩张速度,这意味着物质密度不足以代表黑洞有什么证据表明黑洞现象实际发生了

在这个时候,它是所有间接的在个体恒星的尺度上,有些情况下,一颗正常的恒星似乎围绕一个非常微弱但可能是太阳质量十倍的紧凑物体的轨道,因为目前没有理论可以解释这一点,这些物体被称为“黑洞候选者”在更大的尺度上,有证据表明在许多星系中心有一个巨大而紧凑的物体,而且可能是所有星系中的物体都是通过跟踪来研究我们银河系中心的物体

许多附近恒星的运动这些恒星的轨道已被用来推断中心物体必须比太阳质量大约400万倍,并且它必须小于光年的约1/1000(光年)相当于大约10万亿公里) 虽然这是目前非常大,非常紧凑的物体的最佳证据,但重要的是要注意,物质密度的限制,每立方米约10克,仍然比所需要的小1亿倍 - 每立方厘米约1千克 - 有资格成为这个质量的黑洞它被认为是所谓的超大质量黑洞 - 多达太阳质量的10亿倍 - 位于星系中心,比银河系大得多,特别是那些他们的恒星有一个椭圆形而不是圆盘状的分布许多这些巨大的星系在他们的历史中的某个时刻已经成为“类星体现象”

类星体现象是迄今为止目睹的最具活力的事件类型

宇宙,在主星系中的所有恒星都数百万年,并且被理解为物质落入中心巨大物体的结果极强的重力紧凑的大块物体的局部吸引力倾向于撕裂并拉入任何过于接近的东西撕裂动作是由于“潮汐力”,作用在物体最近部分上的重力比作用在物体上的重力强得多

最遥远的部分同样的现象导致地球上的潮汐,因为月球的引力吸引力在地球面向月球的一侧明显大于面向远离的一侧当材料被拉向紧凑的大型物体时,它倾向于聚集在被称为“吸积盘”,一种非常热的,快速旋转的结构,将物质引向中心物体

快速旋转的原因是保持角动量,类似于缓慢旋转的滑冰者从他们的手臂中抽出时所经历的更长的位置任何小的初始旋转运动在收缩期间都会被强烈放大高温是高压的结果物质落入和已经存在的物质之间的碰撞向内引导物质的最后阶段是一个具有挑战性的因素,因为必须首先解决与快速旋转相关的能量

解决这个问题的解决方案是戏剧性的:旋转能量通过沿盘的旋转轴发送高速射流物质来释放吸积盘

从各个恒星的形成过程中发现相同的射流喷射现象适用于极宽范围的尺度,例如太阳,对于类星体吸积盘,其结果可能是迄今为止看到的最大的不同物体,从头到尾测量数百万光年但是在各种尺度上看到的紧凑大质量物体真正是黑洞,在某种意义上达到足够的质量密度,以便与宇宙的其他部分脱节

或者它们仅仅是我们尚未理解的高度浓缩的物质状态

如果图像可以由事件视界构成,则可能有黑洞现象的直接证据虽然尚未完成,但最好的前景可能来自查看我们银河系中心的物体,因为它提供了大事件视界大小与最近可能距离的最佳组合预期图像大小约为02毫弧秒,或者比用地面光学望远镜观测到的恒星的典型图像尺寸小约10,000倍所需的分辨率可能是通过数千公里的射电望远镜网络实现并观测波长约为1毫米这样的项目 - 事件地平线望远镜(EHT) - 由史密森尼学会的天文学家开发如果成功,EHT将展示自然真正找到了一种将物质挤压到所需密度的方法,即使光线也无法逃脱探测事件视界的详细形状d如何取决于总质量应该提供有关这些极端情况下物质状态的线索;我们无法在实验室中进行近似的情况当我们这样做的时候,大自然会有一些惊喜等着我们每次我们剥掉一层洋葱时,似乎还有另一个在里面看到更多关于对话的解释文章