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第一张黑洞照片面世,黑洞是洞吗?里面有什么?

优师支招 04-11 浏览量: 分享:
北京时间4月10日21点整,比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿等全球六地同步召开全球新闻发布会,同时对外发布了人类首张黑洞照片。在上海,EHT项目和中国科学院共同发布了这一重大成果。
 
第一张黑洞照片一经面世,瞬间刷爆了屏。那么,黑洞是洞吗?黑洞里究竟有什么?你也许对这些问题感兴趣:黑洞是如何形成的?黑洞到底有多黑?科学家是如何拍到黑洞的?为什么黑洞照片需要两年"冲洗"?同学们跟随三好网小编一起俩看吧!
 
 
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人类第一次拍到的黑洞照片

图片来源及版权归属:事件视界望远镜合作组织

该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。照片上是它5000多万年以前的样子。

它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。本次在视界面望远镜的工作过程和后来的数据分析过程中,科学家们发现,所观测到的黑洞阴影和相对论所预言的几乎完全一致,令人不禁再次感叹爱因斯坦的伟大。
 
 
一图科普黑洞是什么?
 

“黑洞”不是洞


 
在宇宙的早期,由非常的多的超大质量的恒星,我们知道越大的恒星寿命越短,因为越大的恒星引力越大,很快就会是的恒星抵抗不住巨大的引力而产生塌缩,在引力的作用下,恒星燃烧自己的速度越来越快,最终发生超新星爆炸,大部分物质被炸了出来,形成星系,星云,而中心的残骸会形成中子星或者黑洞。

一颗普通恒星之所以稳定,是因为它的聚变反应所产生的辐射压力正好抵消了想要使恒星坍缩的引力。然而,当恒星耗尽燃料时,这种平衡就失去了,它的核心开始收缩。现在可能会发生一些事情。
 

如果这颗恒星的质量和我们的太阳差不多,它的最终状态将是一颗白矮星。没有更多的聚变,只有更重的元素,如氧、碳等,然后缓慢冷却。

但它不会因为电子简并压而进一步坍塌,这是由于原子中的电子是费米子,不能占据相同的状态这一事实造成的。
 

所以如果你把这些原子推到一起,它们的电子就会上升到越来越高的能级。这种压力可以精确地平衡,质量小于1.4倍太阳质量或钱德拉塞卡极限的恒星的引力。

但如果这颗恒星质量更大,它将继续在这个状态之外坍塌。它会融合更重的元素。它的质子可以捕获电子,产生中子,并在此过程中释放出超新星中的大量中微子。现在这颗恒星密度更大,几乎完全由中子组成。这一次是由中子简并压支撑的,只要恒星质量低于2-3太阳质量就足够了。

好的。最后,假设恒星质量更大。质量是太阳的10倍。它会到达白矮星阶段,继续坍缩。它会变成中子星,但还是会收缩。没有别的东西支撑它了,所以它的密度越来越大,最终,它坍缩到恒星的所有质量都包含在史瓦西半径内,它会变成了一个黑洞。

这就是恒星质量黑洞的形成过程。至于那种超大质量黑洞是在现有小型黑洞合并之后产生的。

根据爱因斯坦引力场方程的计算,如果大量物质集中于空间一点,奇点周围会形成时空扭曲的“视界”,一旦进入这个界面,连光子也无法逃逸。

这个预测在1916年被提出来,不过,直到1967年,普林斯顿大学核物理学家约翰?惠勒才在一场讲座里首次使用了“黑洞”(blackhole)这个词汇,并迅速流传开来。

神秘的“黑洞”

黑洞是一种极端的天体,一定范围内的光都无法逃逸,完全的黑暗,这个范围叫做视界。而视界之外的光会被极度弯曲,使得黑洞背后的星空显现出来,黑洞就这样用巨大的引力拉了个光帘子,通常我们只有在它吞噬恒星的时候才能发现这个无形的巨无霸。

 
黑洞对宇宙有着极为重要的影响,宇宙的未来有两个,其中一个就是巨大的黑洞使得宇宙再次终结,回归一个奇点。然而最新的理论表明,黑洞也会慢慢蒸发,蒸发的方式是霍金辐射,大体意思就是:在"真空"的宇宙中,根据海森堡不确定性原理,会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后瞬间消失,以符合能量守恒。

在黑洞视界之外也不例外。斯蒂芬·威廉·霍金推想,如果在黑洞外产生的虚粒子对,其中一个被吸引进去,而另一个逃逸的情况。如果是这样,那个逃逸的粒子获得了能量,也不需要跟其相反的粒子湮灭,可以逃逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。

这个猜想后来被证实,这种辐射被命名为"霍金辐射"。由于它是向外带去能量,所以它是吸收了一部分黑洞的能量,黑洞的质量也会渐渐变小,消失;它也向外带去信息,所以不违反信息定律。所以宇宙的命运现在更大可能是走向撕裂。

 

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