Categories
亲子游学.亲子游戏.亲子教育 亲子游资讯

世界真奇妙-亲子游学地理 儿童黑洞事实

[ad_1]

一种 黑洞 是一个空间区域,没有任何东西(包括光)可以从中逃脱。根据相对论的一般理论,这是由非常密集的质量引起的时空弯曲的结果。

在黑洞周围,有一个无法返回的位置,称为事件范围。之所以称为“黑色”,是因为它吸收了所有撞击到其上的光,而没有反射任何东西,就像热力学中的完美黑色物体一样。根据量子力学理论,黑洞具有一定的温度并会发出霍金辐射,这使黑洞逐渐变小。

通过与物质的相互作用发现黑洞。可以通过跟踪在太空中某个区域运行的一组恒星的运动来推断出黑洞。或者,当气体掉入由伴星或星云引起的黑洞时,气体向内旋转,加热到很高的温度并发出大量辐射。可以从绕地球和绕地球运行的望远镜中检测到这种辐射。

天文学家已经发现了许多恒星黑洞候选者,并且还在每个星系的中心发现了超大质量黑洞的证据。在观察了附近恒星的运动16年之后,天文学家在2008年发现了令人信服的证据,表明银河系中心的射手座A *区附近有一个超过400万太阳质量的超大质量黑洞。

黑洞镜网

历史

1783年,一位名叫约翰·米切尔(John Mitchell)的英国地质学家写道,某物可能又大又重,以至于其引力的逃逸速度等于光速。随着事物变得更大或更重,重力变得更强。对于像火箭这样的小物体而言,它要逃离像地球这样的较大物体时,它必须摆脱我们引力的拉力,否则它会掉落。它必须向上移动才能脱离地球重力的速度称为逃逸速度。较大的行星(如木星)和恒星具有更大的质量,因此具有比地球更大的引力,因此逃逸速度要快得多。约翰·米切尔(John Mitchell)认为,某物可能太大,以至于逃逸速度可能快于光速,因此即使光线也无法逃逸。 1796年,皮埃尔·西蒙·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)在其书的第一版和第二版中提出了相同的想法 世博会系统博览会 (已从更高版本中删除)。

一些科学家认为米切尔可能是对的,但另一些科学家则认为光没有质量,也不会被重力吸引。他的理论被遗忘了。

1916年,爱因斯坦(Albert Einstein)撰写了引力解释,称为广义相对论。这是一个非常复杂的理论,但是有两个重要的方面:

  • 质量导致空间(和时空)弯曲或弯曲。移动事物“沿着”跌落或跟随空间曲线。这就是我们所说的重力。
  • 光线始终以相同的速度传播,并受重力影响。如果它似乎改变了速度,那它实际上是在时空上沿着一条曲线传播。

几个月后,在服役期间,德国物理学家卡尔·施瓦兹希尔(Karl Schwarzschild)使用爱因斯坦的方程式表明存在黑洞。 1930年,苏布拉曼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)预测,比太阳重的恒星在耗尽氢或其他核燃料而燃烧并死亡时可能会坍塌。 1939年,罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer)和斯奈德(H. Snyder)计算出,一颗恒星的质量至少必须是太阳的三倍,才能形成黑洞。 1967年,约翰·惠勒(John Wheeler)首次将黑洞命名为“黑洞”。在此之前,它们被称为“暗星”。

1970年,斯蒂芬·霍金和罗杰·彭罗斯证明了黑洞 必须 存在。尽管黑洞是看不见的(看不到),但是掉进黑洞中的某些物质却非常明亮。

黑洞的形成

引力坍塌

高质量(“重”)星的重力坍塌被认为是造成“恒星质量”黑洞的原因。早期宇宙中的恒星形成可能会产生非常庞大的恒星,这些恒星崩溃后会产生多达10个黑洞3 太阳质量。这些黑洞可能是大多数星系中心发现的超大质量黑洞的种子。

尽管在重力坍塌过程中释放的大部分能量都非常快地散发出来,但外部观察者实际上并没有看到该过程的结束。即使坍塌从落入物质的参考系中花费了有限的时间,但由于引力时间的膨胀,遥远的观察者仍会看到落入物质在事件视线上方缓慢停顿。来自塌陷物质的光需要越来越长的时间才能到达观察者,而在事件视界形成之前发出的光被延迟了无限长的时间。因此,外部观察者从不会看到事件视界的形成。相反,塌陷的材料似乎变得暗淡无光,并且越来越红移,最终逐渐消失。

说明

大多数黑洞是在超级恒星死亡时产生的,并留下至少一个太阳质量的质量。当恒星用完氢或其他核燃料燃烧并产生铁时,它们就会死亡。铁不会释放能量,因此恒星没有燃料,恒星在短时间内坍塌。

超巨星的死亡称为超新星。恒星通常处于平衡状态,这意味着它们正在产生足够的能量以克服重力将其质量向外推。当恒星用尽燃料来制造能量时,重力就会接管。引力非常快地将恒星的中心向内拉(太快,以至于必须花上一秒钟才能重复几千次),然后坍塌成一个小球。这导致热核反应重新开始。恒星再次开始膨胀,但核燃料再次熄灭。这一直持续到恒星无法再产生更多能量,然后最终崩溃为止。坍塌是如此之快和剧烈,以至于产生冲击波,并导致其余恒星向外爆炸。当重力将恒星推入内部时,恒星中心的压力达到了一个极端的水平,以至于它使诸如铁和碳之类的较重分子能够相互作用以释放核能。在很短的时间内(约一小时)从恒星释放能量的速度如此之快,以至于它使整个银河系黯然失色。

中心的球是如此密集(在很小的空间或体积中质量很大),以至于如果您能以某种方式仅勺取一茶匙的材料并将其带到地球,它就会沉入地球的核心。如果剩余质量小于一个太阳质量,它将形成一个白矮星。如果它来自1-3太阳质量,它将形成一个中子星,如果它高于3太阳质量,它将形成一个黑洞。

即使没有超新星,只要在很小的空间中有很多物质,而没有足够的能量来抵抗重力并阻止其坍塌,就会形成黑洞。

如果超新星如此明亮,为什么我们不经常看到它们呢?实际上,肉眼观测超新星之间通常有数百年的时间。这是因为在恒星生命周期中成为超新星的时间仅占恒星生命周期数十亿年的几小时。看着天空中的恒星和处于超新星状态的概率(机会)等于数十亿年中一个小时的比率。

值得一提的是,所有重质材料(例如碳,氧,所有金属等)都可以在地球上生存,并且是所有生物的成分,它们只能在极压的中心形成。超级新星。因此,我们都是数十亿年前一颗正在爆炸的恒星留下的残留灰烬。超新星还为下一代恒星补充了星际介质。

超大质量黑洞

在宇宙中几乎每个星系的中间也发现了黑洞。这些被称为超大质量黑洞(SBH),并且是所有黑洞中最大的黑洞。它们是在宇宙很小的时候形成的,并且还帮助形成了所有星系。

据信类星体是由重力收集物质驱动的,这些物质进入遥远星系中心的SBH中。由于光无法逃逸,SBH位于类星体的中心,因此,在重力作用下,入射材料上的巨大摩擦会在事件视界之外生成逃逸能量。

巨大的中央群众(106 至109 太阳质量)已在类星体中进行了测量。附近没有几十个大星系,没有类星体核的迹象,它们的核中也有一个类似的中心黑洞。因此,人们认为所有大星系都有一个,但是只有一小部分处于活动状态(具有足够的功率辐射积淀),因此被视为类星体。

对光的影响

吸盘

艺术家的图像:一个黑洞拉离附近恒星的外层。它被能量盘包围,能量盘发出辐射。

爱因斯坦十字架

在黑洞的中间,有一个称为奇点的引力中心。因为重力阻止了任何光的逸出,所以看不到它。在微小的奇点周围,有一个大面积的区域,通常会通过的光也被吸收。该区域的边缘称为事件范围。黑洞的重力在远处变弱。事件视界是距离中间最远的地方,那里的重力仍然足够强以捕获光。

在事件视界之外,光和物质仍将被拉向黑洞。如果黑洞被物质包围,物质将在黑洞周围形成“吸积盘”(吸积表示“聚集”)。吸积盘看起来像土星环。当被吸入时,物质变得非常热,并将X射线辐射射向太空。可以想象一下,水在洞落入之前就在洞中旋转。

大多数黑洞距离我们都太远,无法看到吸积盘和喷射流。知道黑洞的唯一方法是观察黑洞周围的恒星,气体和光的行为。在附近有一个黑洞的情况下,即使是像恒星一样大的物体也以不同的方式移动,通常比没有黑洞的情况下移动的速度更快。

由于我们看不到黑洞,因此​​必须通过其他方式检测到它们。当黑洞在我们与光源之间通过时,光线围绕黑洞弯曲,从而产生镜像。该效应称为引力透镜。

霍金辐射

霍金辐射是黑体辐射,由 黑洞,由于事件视界附近的量子效应。它以物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的名字命名,他在1974年为其存在提供了理论依据。

霍金辐射减少了黑洞的质量和能量,因此也被称为 黑洞蒸发。因此,预计黑洞失去的质量比通过其他方法获得的质量要多,并且最终会消失。预计微黑洞(MBHs)是比大黑洞更大的辐射净辐射源,并且应更快地收缩和消散。

儿童图片

[ad_2]

景点推荐

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *