[2006.05.31]〖天文生物探索部〗（天文组）黑洞的故事

HSCY

[CENTER]黑洞是什么[/CENTER]
　　黑洞中隐匿着巨大的引力场，这种引力大到任何东西，甚至连光，都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测，黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
　　因为黑洞是不可见的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它们到底在哪里？
　　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。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样
　　为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界，我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说，适用于行星、恒星，也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说，说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之，广义相对论说物质弯曲了空间，而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
　　让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先，考虑时间（空间的三维是长、宽、高）是现实世界中的第四维（虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向，但我们可以尽力去想象）。其次，考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
　　爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景：石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些，虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块，则将产生更大的效果，使床面下沉得更多。事实上，石头越多，弹簧床面弯曲得越厉害。
　　同样的道理，宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样，质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
　　如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动，它将沿直线前进。反之，如果它经过一个下凹的地方 ，则它的路径呈弧形。同理，天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进，而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
　　现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大大地影响床面，不仅会使其表面弯曲下陷，还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现，若宇宙中存在黑洞，则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
　　现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球，会掉进大石头形成的深洞一样，一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且，若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
　　我们已经说过，没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度，有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理，一切比其周围温度高的物体都要释放出热量，同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量，黑洞释放能量称为：霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞，使时间放慢脚步，使空间变得有弹性，同时吞进所有经过它的一切。1969年，美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
　　我们都知道因为黑洞不能反射光，所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测，黑洞周围存在辐射，而且很可能来自于黑洞，也就是说，黑洞可能并没有想象中那样黑。
　　霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子，这些粒子在太空中成对产生，不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后，有的就会消失在茫茫太空中。一般说来，可能直到这些粒子消失时，我们都未曾有机会看到它们。
　　霍金还指出，黑洞产生的同时，实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中，另一个则会逃逸，一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言，看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
　　所以，引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”，它实际上还发散出大量的光子。
　　根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时，同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律，当黑洞失去能量时，黑洞也就不存在了。霍金预言，黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸，释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
　　但你不要满怀期望地抬起头，以为会看到一场烟花表演。事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，很有可能对身体是有害的。而且，能量释放的时间也非常长，有的会超过100亿至200亿年，比我们宇宙的历史还长，而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间


这个宇宙巨人位于遥远的星系中央

它在大爆炸后十亿年内就形成了

它不断吞噬宇宙物质来壮大自己
     美国斯坦福大学的天文学研究小组在遥远的宇宙中发现了到目前为止堪称最庞大最古老的黑洞。其质量是太阳质量的100多亿倍，这意味着这个被称为Q0906+6930的黑洞能够在自己的引力场中吸纳上千个太阳系，其质量也相当于银河系内所有恒星的质量之和。
这个巨型黑洞位于大熊座星系中央，与地球的距离约为127亿光年。据来自斯坦福大学的罗格-鲁曼尼表示，科学家们初步确定这个黑洞的年龄约为127亿岁，也就是说，它在“大爆炸”之后10亿年内就已经形成了。
　　然而，令天文学家们疑惑不解的是这个巨型黑洞是如何在如此短暂的时间内聚集如此之巨的质量的。据罗格-鲁曼尼教授解释称，为了揭开这个庞然大物的质量之谜，天文学家们使尽了全身的解数----包括测量微粒的运动速度和多普勒效应强度(离我们远去的天体发出的光波长变长，谱线向红端移动 ，这种现象叫多普勒效应。--译者注)。
　　众所周知，黑洞是看不见的，因此科学家们只能依靠它发出的辐射和对相邻恒星的万有引力作用来判定它的存在。一般来讲，天文学家们将黑洞分为两类：星状黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相当于几个太阳的恒星坍缩形成，而超大质量星状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。
　　罗格-鲁曼尼认为，研究这类奇异的天体有助于更好地研究宇宙的构成。


美国科学家发现另类X射线

美国科学家发现另类X射线
    美国天文学家近日表示，“钱德拉”X射线宇宙观测台发现宇宙间新的“黑洞”类型，其质量约是太阳的一百倍。据《天体物理学杂志》刊载的文章称，美国科学家成功发现了另类X射线，这种射线与普通的中子星和传统的“黑洞”所辐射出的X射线有很大差别。
    通常，形成“黑洞”的物质都是衰亡恒星的遗骸，“黑洞”通常也都有着庞大的质量，以致于连光也无法逃脱其巨大的引力。
　　如今，科学家们所面临的一个难题就是要解释“黑洞”在数百万摄氏度的高温下是以何种方式制造出如此强大的X射线的。据来自马萨诸塞州哈佛-史密森天体物理研究中心的罗赞-迪-史蒂芬诺表示：“目前我们必须得搞清楚，温度达数百万摄氏度的‘黑洞’为什么能够产生如此强大的X射线”。
　　在此之前，天文学家们仅认识了两种类型的“黑洞”，一种是质量仅为太阳质量10多倍的恒星“黑洞”，另一种是质量超过太阳质量数十亿倍的超重“黑洞”。此次“钱德拉”宇宙观测台的新发现证明，“黑洞”还有另外一种类型，那就是质量中等、温度在100-400万摄氏度之间的中型“黑洞”。

HSCY

虫洞                     

60多年前，阿尔伯特·爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么，“虫洞”是什么呢？简单地说，“虫洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空间，可以让原本相隔亿万公里的地方近在咫尺。

早在20世纪50年代，已有科学家对“虫洞”作过研究，由于当时历史条件所限，一些物理学家认为，理论上也许可以使用“虫洞”，但“虫洞”的引力过大，会毁灭所有进入的东西，因此不可能用在宇宙航行上。

随着科学技术的发展，新的研究发现，“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和，达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为，相对于产生能量的“正物质”，“反物质”也拥有“负质量”，可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样，“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过，目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界，并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。

据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算，“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出，“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”，使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣，许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究，希望“虫洞”能实际用在太空航行上。

宇航学家认为，“虫洞”的研究虽然刚刚起步，但是它潜在的回报，不容忽视。科学家认为，如果研究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在，人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的。但是，未来的太空航行如使用“虫洞”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。

据科学家观测，宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”，但很少有直径超过10万公里的，而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机，可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。

科学家指出，如果把“负质量”传送到“虫洞”中，把“虫洞”打开，并强化它的结构，使其稳定，就可以使太空飞船通过。

虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候，通过一个阿尔伯特·爱因斯坦的思想实验，发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中，这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。

自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。

虫洞连接黑洞和白洞，在黑洞与白洞之间传送物质。在这里，虫洞成为一个阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥，物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即阿尔伯特·爱因斯坦—罗森桥）被传送到白洞并且被辐射出去。

虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现，成为一个突然出现的超时空管道。

虫洞没有视界，它只有一个和外界的分界面，虫洞通过这个分界面进行超时空连接。虫洞与黑洞、白洞的接口是一个时空管道和两个时空闭合区的连接，在这里时空曲率并不是无限大，因而我们可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力摧毁。理论推出的虫洞还有许多特性，限于篇幅，这里不再赘述。

黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在，科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题，例如，一颗能形成黑洞的冷恒星，当它坍缩时，其密度已然会超过原子核、核子、中子……，如果再继续坍缩下去，中子也可能被压碎。那么，黑洞中的物质基元究竟是什么呢？有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢？如果没有斥力，那么黑洞将无限地坍缩下去，直到体积无穷小，密度无穷大，内部压力也无穷大，而这却是物理学理论所不允许的。

总之，目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少，它们还是神秘的东西，很多问题仍需要进一步探讨。目前天文学家已经间接地找到了黑洞，但白洞、虫洞并未真正发现，还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。

专家称银河系中可能存在第二个巨型黑洞


天文学家所观测到的黑洞

美国天文学家推测，在银河系中央还存在着一个中等体积黑洞，它吸引着成千上万太阳般大小的行星。这项研究发现有助于解释神秘黑洞在早期的体积形成中是如何越来越大的。
　　在天文学解释中，距离黑洞三至四光年的范围内是不会形成任何行星的，因为这里存在着强大的宇宙引力，吸引着较大气体云和浮尘云。这些气体云和浮尘云是形成行星的必然条件。但是，洛杉矶加利福尼亚大学天文学家布雷德·汉森(Brad Hansen)最新研究表示，超大空间的黑洞周围存在着行星，这些行星互相作用形成一个行星系。然而在天文学解释中这是行不通的，小于一千万年的行星就算是新生的行星，而且在强大的宇宙引力作用下是不会形成行星的。这些行星究竟是如何形成的呢？
　　根据汉森和加利福尼亚理工学院同事的研究表明，有关这些行星较为可信的解释是，在行星和黑洞之间存在一个安全距离--大约五光年左右距离。由于黑洞在一定距离的宇宙作用引力下，可以将这些行星紧密地吸引在一起。甚至在破坏性宇宙引力场的情况下，也能吸引这些行星。在这些行星系中包括一个能容纳1000至10,000个太阳质量的小黑洞，并且这个小黑洞吸引着行星向着邻近体积更大的黑洞运行。同时，中等体积的黑洞以当前一百年左右的旋转周期运行，当黑洞螺旋式的旋转时，会释放出许多的角动量并作用于这些行星。最终，这些行星会进入黑洞，使黑洞的体积越来越大。汉森还表示，用哥白尼理论也可以解释位于银河系中央的神秘黑洞在银河系早期的50-100亿年中，体积是如何变得庞大。


仙女座两个黑洞数万年后可能会合并成超大黑洞

本岐阜大学和东北大学的天文学家最近通过射电望远镜观测到仙女座中两个巨大的黑洞正在相互靠近的迹象。据科学时报报道，专家预计，这两个黑洞几万年后将开始合并，最终成为质量是太阳数百亿倍的超大型黑洞。美国《科学》杂志5月23日刊登了他们的论文。
　　天文学家表示，仙女座距地球过于遥远，观测起来十分困难。他们利用设在美国本土和夏威夷等地的10台射电望远镜组成的“甚长基线干涉测量”(VLBI)仪器，将焦点定于较近的椭圆星系“3C66B”上。星系“3C66B”位于仙女座，距地球约2.6亿光年。
　　黑洞会喷发出高能粒子，天文学家观测时着眼于“3C66B”中的“粒子喷泉”。他们发现，“喷泉”的底部大约以1年为周期，沿着直径约为0.1至0.3光年的椭圆轨道旋转。专家推测，这附近还存在另外一个质量很大的黑洞。总质量大概相当于太阳100亿倍的这两个黑洞由于引力作用相互围绕着对方旋转。通过对轨道的分析，天文学家预测，两个黑洞将于几万年后开始合并，大约1000万年后合并结束。
　　科学家普遍认为，星系中心普遍存在黑洞，黑洞会随着星系的相撞而合并。这次发现将对验证相对论和黑洞形成理论起到很大的作用。

科学家发现暗物质晕存在证据 借估黑洞大小


高速运行的黑洞

黑洞模拟图
　
以色列和美国的两位天体物理学家宣布，他们首次发现了类星体周围暗物质晕存在的证据，这将有助于解释类星体的一些特征和形成过程。

　　据这两位科学家在23日出版的英国《自然》杂志上宣布，他们首次发现了类星体周围暗物质晕存在的证据，这将有助于解释类星体的一些特征和形成过程。类星体是宇宙中最遥远、最明亮的天体，有的类星体释放出的能量超过1000个普通星系所释放能量的总和。对于类星体的本质，天文学家曾有过许多设想。目前比较流行的解释是，类星体是剧烈活动的星系核心，在那里存在着质量可能超过10亿颗恒星的超巨型中央黑洞，正在吞食周围的气体尘云。

　　但这个解释存在一定问题，类星体是非常遥远亦即非常古老的天体，有的类星体在百亿光年以外，它们的年龄必定超过一百亿年，否则其光芒便不可能到达地球。这意味着，一些类星体在宇宙大爆炸之后不到几十亿甚至十亿年就诞生了，这么短的时间不足以使星系和超巨型黑洞在原初气体尘云中诞生。

　　一些科学家利用暗物质来解决这个问题，他们认为星系不仅包含我们能观察到的物质，还包括大量无法看到的物质。目前人们尚不清楚暗物质究竟是什么，但它的引力作用对于星系的稳定存在很重要。如果类星体及其宿主星系周围存在暗物质晕，就可以解释为什么类星体出现得如此之快。

snoopy1992

这帖等版主评完分后我明天再加到社团贴里....
一直对黑洞很感兴趣...还有虫洞...

HSCY

[quote=snoopy1992]这帖等版主评完分后我明天再加到社团贴里....
一直对黑洞很感兴趣...还有虫洞...[/quote]
了解，马上给你来个虫洞:037:

独孤寂寞

一直觉得黑洞只是个很可怕的东西

今天长见识了恩

EvilSniper

-v-

似乎说的很可怕.......

PS.又发现一个用SABER头的....|||

snoopy1992

现在是2星伐...不知道等你把2楼编辑完后版主会不会增加星数...
现在就按2星算.

HSCY

哈，大家还想了解黑洞撒，我都可以帮你们找找发上来！


PS：把FATE进行到底。。。。。。。。。。。

HSCY

全部发完了，大家还需要些什么再说吧！



PS：版版可以重新打星星吗？！

千哀

对虫洞更感兴趣点哦

老婆啊，SABER的魅力无穷的啊啊

MKLFT

不错
提到虫洞，想当初我最早是在看机器猫时了解到的……^^

HSCY

汗，都喜欢虫洞啊！好，那再找找虫洞的，可这方面的估计不多！

我是坏人 = =

不错，恩.......
和《爱...的时空之旅》里讲的差不多

HSCY

那是虾米东西，电影还是电视连续剧？！

kirasj

以前看了霍金的<<时间简史>>,没看懂
去年上了物理课,大致知道了黑洞是什么东东
什么时候能坐飞船去旅行就好了...

HSCY

[quote=kirasj]以前看了霍金的<<时间简史>>,没看懂
去年上了物理课,大致知道了黑洞是什么东东
什么时候能坐飞船去旅行就好了...[/quote]
首先你能活超过几百岁，然后你不会被黑洞吸进去，再然后就算被吸进去了也不会被分解！:037:

新兰毛毛

去年的这个时候我正在学习黑洞的知识。对黑洞还算知道些。