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神秘的黑洞!是怎么形成的?

2015-08-14 12:18  来源:

    什么是黑洞!我们每个人可能都听说过,但有多少人知道它是怎么形成的,又是为什么会吸引任何物质甚至是光的呢?

    黑洞,是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种超高密度天体,由于类似热力学上它是完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。

    黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后,发生引力坍缩产生的(太阳五万亿年后也许也会变为一个黑洞)。黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小(小到也许只有一个足球场那么大),它产生的引力场极为强劲,以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个临界点时,便再无力逃脱,甚至目前已知的传播速度最快的光也会被吸引进去。

    黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,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体,同时也压缩了内部的空间和时间。

    首先4个氢原子会聚变为一个氦原子,然后每4个氦原子和2个氢原子会聚变为1个锂离子,之后会按照化学元素周期表那样进行下去,直到铁原子形成后,整个星体便会无限坍缩下去,密度急剧增大,引力也急剧增强,直至其体积小于史瓦西半径,并使时空扭曲之后,便形成了黑洞。

    与别的天体相比,黑洞十分特殊。人们无法直接观察到它,科学家也只能对它内部结构提出各种猜想。而使得黑洞把自己隐藏起来的原因即是弯曲的时空。根据广义相对论,时空会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短光程传播,但相对而言它已弯曲。在经过大密度的天体时,时空会弯曲,光也就偏离了原来的方向。

    在地球上,由于引力场作用很小,时空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周围,时空的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。

    更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的“侧面”、甚至“后背”,这是宇宙中的“引力透镜”效应。

    2013年11月30日,两名中国科学家首次制造出可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”。这个黑洞可以在微波频率下工作,预计不久后它就能够吸收可见光,一种把太阳能转化为电能的全新方法可能因此产生。

    目前,科学家最新研究理论显示,当黑洞死亡时可能会变成一个“白洞”,它并非像黑洞吞噬邻近所有物质,而是喷射出之前黑洞捕获的所有物质。

    原理:黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。

    黑洞的质量极其巨大,体积却十分微小,产生的引力场极为强劲,以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个临界点内,便再无法逃脱。

    作者:雨果科普

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作者: 雨果科普   [责任编辑: 宋金玉]

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