黑洞簡介

黑洞是宇宙中的物體，其邊界內(nèi)有如此多的質(zhì)量，它們具有非常強的引力場。事實上，黑洞的重力是如此之強，一旦它進入內(nèi)部，任何東西都無法逃脫。即使光線也不能逃離黑洞，它也會與恒星，氣體和灰塵一起被困在里面。大多數(shù)黑洞包含我們太陽質(zhì)量的許多倍，最重的黑洞可以擁有數(shù)百萬個太陽質(zhì)量。

盡管有這些質(zhì)量，但形成黑洞核心的實際奇點從未被看到或成像過。正如這個詞所暗示的那樣，它是空間中的一個微小點，但它有很多質(zhì)量。天文學(xué)家只能通過它們對周圍物質(zhì)的影響來研究這些物體。黑洞周圍的物質(zhì)形成一個旋轉(zhuǎn)的圓盤，位于一個名為"的老年人健康知識講座稿區(qū)域之外;事件范圍"這是重力點沒有回報。

16黑洞的結(jié)構(gòu)17 18

黑洞的基本"構(gòu)建塊"是奇點：包含黑洞所有質(zhì)量的空間**區(qū)域。它周圍是光線無法逃脫的空間區(qū)域，給出了"黑洞"它的名字。該區(qū)域的外部"邊緣"是形成事件范圍的原因。它是不可見的邊界，其中重力場的拉力等于光速。它也是重力和光速平衡的地方。

事件范圍's位置取決于黑洞的重力拉力。天文學(xué)家使用等式R=2g M/c²計算黑洞周圍事件層的位置。R是奇點半徑，G是重力，M是質(zhì)量，c是光速。

黑洞類型以及它們是如何形成的

有不同類型的黑洞，它們以不同的方式出現(xiàn)。最常見的類型被稱為恒星質(zhì)量黑洞。這些包含大約是我們太陽質(zhì)量的幾倍，并且當(dāng)大的主序列恒星（我們太陽質(zhì)量的10-15倍）時形成）核燃料耗盡。其結(jié)果是大規(guī)模的超新星爆炸，將恒星外層爆炸到太空。留下的's會折疊以創(chuàng)建一個黑洞。

另外兩種類型的黑洞是超大型黑洞（SMBH）和微型黑洞。單個SMBH可以包含數(shù)百萬或數(shù)十億個太陽的質(zhì)量。顧名思義，微黑洞非常小。他們可能只有20微克的質(zhì)量。在這兩種情況下，其創(chuàng)建機制都不完全清楚。理論上存在微黑洞，但尚未直接檢測到。

在大多數(shù)宇宙的核心中發(fā)現(xiàn)了超巨大的黑洞，它們的起源仍然備受爭議。超量黑洞可能是較小的恒星質(zhì)量黑洞與其他物質(zhì)合并的結(jié)果。一些科學(xué)家認為，當(dāng)一顆高度巨大（太陽質(zhì)量的數(shù)百倍）的恒星坍塌時，它們可能會被創(chuàng)造出來。無論哪種方式，它們的體積都足以以多種方式影響星團，從對恒星率的影響到它們附近的恒星和物質(zhì)的軌道。

另一方面，在兩個非常高能粒子的碰撞過程中可能會產(chǎn)生微黑洞。科學(xué)家認為，這種情況在地球的上層大氣中不斷發(fā)生，很可能發(fā)生在CERN等地的粒子物理實驗中。

科學(xué)家如何測量黑洞

由于光線無法從受事件范圍影響的黑洞周圍區(qū)域逃逸，因此沒有人能夠真正"參見"黑洞。然而，科學(xué)家可以通過他們對周圍環(huán)境的影響來測量和表征它們?？拷渌矬w的黑洞對它們產(chǎn)生重力效應(yīng)。一方面，質(zhì)量也可以由黑洞周圍的材料軌道決定。

在實踐中，天文學(xué)家通過研究光在其周圍的行為來推斷黑洞的存在。像所有大塊物體一樣，黑洞具有足夠的重力來彎曲光線's路徑。當(dāng)黑洞后面的恒星相對于它移動時，它們發(fā)出的光會出現(xiàn)扭曲，或者恒星會以不尋常的方式移動。根據(jù)這些信息，可以確定黑洞的位置和質(zhì)量。

這在galaxy集群中尤為明顯，集群，其暗物質(zhì)和黑洞的組合質(zhì)量通過彎曲更遠的物體通過時彎曲光線而形成奇怪形狀的弧形和環(huán)形。

天文學(xué)家還可以通過輻射看到黑洞-周圍的加熱材料發(fā)出，如無線電或x射線。這種材料的速度也為它試圖逃脫的黑洞的特征提供了重要線索。

霍金輻射

天文學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)黑洞的**一種方式是通過一種稱為霍金輻射的機制。霍金輻射以著名的理論物理學(xué)家和宇宙學(xué)家斯蒂芬霍金的名字命名，是熱力學(xué)的結(jié)果，需要能量從黑洞逸出。

基本思想是，由于自然的相互作用和波動在真空中，物質(zhì)將以電子和反電子（稱為正電子）的形式產(chǎn)生。當(dāng)這種情況發(fā)生在事件范圍附近時，一個粒子將從黑洞射出，而另一個粒子將落入重力井中。

對于觀察者來說，所有這一切都是"看到"是從黑洞發(fā)射的粒子。該粒子將被視為具有正能量。這意味著，通過對稱性，落入黑洞的粒子將具有負能量。結(jié)果是，隨著黑洞老化，它會失去能量，從而失去質(zhì)量（愛因斯坦和39;s著名方程，E=M C²，其中E=能量，M=質(zhì)量，C是光速）。

由Carolyn Collins Petersen編輯和更新。