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wang.zhou.803 的博客

 
 
 

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这些有关黑洞的基础知识你必须要知道///银河系存在多个“黑洞双星”  

2016-02-14 16:30:56|  分类: 科学研究(揭秘、 |  标签: |举报 |字号 订阅

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这些有关黑洞的基础知识你必须要知道 - 月儿弯弯 - wang.zhou.803 的博客
早前的科学家开始思考宇宙中存在看不见的“暗星”:早在1784年,一个叫约翰的科学家米歇尔开始对牛顿的引力理论进行深入思考,牛顿的经典物理学认为只要给一个物体足够的速度,就可以不会掉下来而一直绕着地球运行,这就是我们现在所知的第一宇宙速度,也是人造地球卫星的最小发射速度和最大环绕速度。米歇尔根据这个思想又进一步提出宇宙中可能存在巨大的“暗星”,它们在天空中分布非常广,但我们看不见它,因为它的逃逸速度连光都无法达到。法国数学家拉普拉斯等又计算出此类天体的半径,发现其非常小,只有6公里左右,但质量却和我们的太阳相当。 
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德国天文学家卡尔·史瓦西计算出黑洞的视界半径:20世纪物理学经历了一场大革命后,黑洞就变得更加离奇,爱因斯坦在1916年出版的广义相对论基础性研究也无法完成解决关于黑洞的问题,一位名叫卡尔·史瓦西的德国天文学家计算出一个巨大天体可扭曲周围空间,以至于连光都无法逃脱,这个特定的半径就是我们所致的史瓦西半径,也可以称之为“视界”,在这个边界之外我们可以安全接近和离开黑洞。 
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钱德拉塞卡极限与超新星爆发、黑洞的形成有关:1930年,一位来自印度的物理学家(钱德拉塞卡)发现,只要有足够的质量,恒星引力可以克服电子简并压力并挤压所有的质子和电子,并形成中子星,当恒星的内核超过这个极限质量后,就会发生爆炸,这就是超新星爆发。1967年,物理学家约翰·惠勒使用了“黑洞”一词来形容这样的天体。 
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斯蒂芬·霍金提出了黑洞辐射的理论:1974年,斯蒂芬·霍金开始提出著名的黑洞辐射,通过对亚原子粒子尺度上的研究发现黑洞其实可以向外释放辐射,霍金认为一个粒子和反粒子在黑洞边缘的事件视界上会出现奇怪的事情,通常这两个粒子会湮灭,并释放出能量回归宇宙中,但如果一个粒子被吸进了黑洞,而另外一个逃离了黑洞,那么只要有足够的时间黑洞就会被“削弱”,并进一步被蒸发掉。  
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黑洞事件视界内光是无法逃脱的:在量子尺度上,黑洞周围到底发生了何种变化一直是物理学家研究的前沿领域,黑洞蒸发导致了另一个更加复杂的问题,就是粒子和反粒子的量子纠缠,黑洞周围可能上演着被阻断的量子纠缠行为。除此之外,霍金还对事件视界进行了研究,光在视界之外是无法逃脱的,光和其他信息被存储在某一个能量层上。 
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霍金最新的理论认为黑洞周围并不是完全隔绝的边界,黑洞内部的信息可以通过某个通道向外逃离,这意味着辐射和信息可以离开黑洞,尽管它们的逃离显得非常匆忙和混乱。 
 
银河系存在多个“黑洞双星”

这些有关黑洞的基础知识你必须要知道///银河系存在多个“黑洞双星” - 月儿弯弯 - wang.zhou.803 的博客

 双黑洞像打蛋器一样互相环绕,它们的质量是太阳质量的20到100倍,这样的双黑洞系统也被称为共生双黑洞

 据国外媒体报道,黑洞碰撞、合并会产生强大的时空涟漪,科学家发现当两个黑洞合并时,会释放出巨大能量的引力波,这个预言由来已久。根据计算,黑洞合并释放出的能量相当于10的23次方个太阳的能量,如此巨大的能量超出了我们的想象力。双黑洞宛如引力的定时炸弹,它们通过引力爆炸来宣布自己的存在。炸弹的倒计时由黑洞间的最初距离决定;唯有引力波天文学可以揭示它们的存在。

由两个黑洞构成的天体系统可通过几种方式形成,其一是由成对诞生的恒星产生,宇宙中只有三分之一到二分之一的恒星符合这种条件。在仅仅一百万年的时间内,双恒星演化、爆炸、坍塌,最终形成双黑洞。双黑洞像打蛋器一样互相环绕,它们的质量是太阳质量的20到100倍,这样的双黑洞系统也被称为共生双黑洞。共同排列旋转是双黑洞的主要标志,可以通过引力波信号对其进行测量。

双黑洞系统也可以通过两个分属于不同稠密星团的黑洞互相捕捉形成,在此过程中,弹弓效应发挥了巨大作用。早期宇宙中的黑洞在恒星经过时散发能量,缓慢地向星团中心移动;久而久之,导致恒星与黑洞的距离相当于太阳到冥王星之间的距离。在这种情况下,黑洞相互通过引力作用捕捉,形成“捕捉双黑洞”;和共生双黑洞不同,由于它们是分别产生的,旋转轴的方向不固定。

远距离黑洞双星系统的能量会受到其他恒星之间的弹弓效应而减少,因此合并的时间也相应缩短。这些通过不同方式形成的双黑洞,一些在星系中心附近被捕捉,一些停留在原地,另一些在浩瀚的宇宙中漂流了数十亿年。无数双黑洞将在宇宙的海洋产生引力波的涟漪;当它们合并时,释放出的巨大能量将触发一场宇宙海啸。

黑洞系统近似于倒计时器,起始状态不同,导致倒计时时间差异。不同的形成过程将产生不同的时间设定;一些时间比宇宙更为久远,另一些则仅为宇宙中的一瞬。只有符合我们对时间和地点的要求的双黑洞才能为我们所用,可以通过LIGO引力波探测器探测其释放的能量,获得有关数据。据我们所知,能够为我们所得知的双黑洞数量是足够的,在银河系中未来将发现更多的黑洞双星,它们产生的引力波也会被我们所探测到。

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