宇宙黑洞是什么(黑洞是几维空间)
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宇宙中的黑洞是什么
黑洞本质上也是天体。但它是一类特殊的天体。
如果是恒星级黑洞,那黑洞是大质量恒星演化后期,经过超新星爆发的方式快速抛去其外层气体后,经过引力坍缩的恒星核。
知道第二宇宙速度吧?就是从一个星球表面出发,摆脱一个星球的引力,到宇宙空间去所需要的速度,也叫脱离速度或逃逸速度。地球的第二宇宙速度是11.2千米/秒。就是说,如果从地球上发射一个航天器,如果它的速度达到或超过了11.2/秒,它就能摆脱地球的引力,成为一个在太阳系中遨游的航天器了。
不同质量的星球有不同的脱离速度。从万有引力定律就能看出,星球的质量越大,引力越强,摆脱这个星球引力所需要的速度就越高。同时,对于质量相同的星球来说,星球的半径越小,密度越大,引力也越强,表面脱离速度也越高。比如,月球的质量、密度和半径都比地球小,它的逃逸速度就只有2.4千米/秒,而太阳要比地球大得多,所以太阳的逃逸速度高达617.7千米/秒。
宇宙中能够达到的最高速度是光速。早在17世纪,就有欧洲科学家提出,可以设想一种星球,它的质量足够大、引力足够强、半径足够小、密度足够高,使它的表面脱离速度达到光速,那么从这个星球上发出的光线就无法脱离星球表面,跑到星球外边去;外来的任何物质,包括光线也会被这个星球完全吸收,不会有光线反射出来。这时,这个星球不管能发出多强的光,都不可能被看到--它是黑的。
就是说,用牛顿力学解释,黑洞就是表面逃逸速度大于等于光速的天体。
用爱因斯坦相对论来解释,因为质量能够使时空结构变形或扭曲,改变时空的曲率。而黑洞是时空曲率大到自我封闭,使进入的任何物质,包括光都无法从其事件视界逃脱的天体。
上一张图是黑洞的牛顿解释,就是引力能弯曲光线。下一张图是黑洞的爱因斯坦解释,就是黑洞是宇宙中时空弯曲到自我封闭的一个区域。两张图中的各条光线可以一一对应。
一颗恒星要变成一个黑洞,是有条件的。要形成黑洞,其原恒星的质量不能小于7倍太阳质量,并且引力坍缩的恒星核质量不能小于3.4倍太阳质量。
大质量恒星到了演化的晚期,会成为一颗红超巨星。当恒星中的所有核聚变原料都用完时,恒星中的核聚变反应停止,恒星核中全是铁元素,向外阻止恒星收缩的辐射压消失,恒星外面的物质就会向内急剧收缩,在撞到中心的铁核时,由于铁核不能被压缩,这些物质就像是撞到一堵无比坚硬的墙,就会以几乎的速度被反弹出去,反向冲出恒星,好像是恒星发生了一次无比巨大的爆炸一样。这种现象叫超新星爆发。超新星爆发会使恒星损失大部分质量,只剩下少部分的恒星核,在外面物质的撞击能量下继续收缩。此时,如果剩下的恒星核的质量大于3.2倍太阳质量,它就会在引力作用下坍缩为一个密度无限大、尺度无限小的点,这个点叫奇点。由于它的半径是零,而密度又无限大,它的引力就可以强大到连光线都能够吸引住。或者说,它周围的时空已经弯曲到它自身周围,自我封闭了起来,并形成的一个区域,叫视界。任何进入视界的物质和光线都无法再离开,自身发出的光线也无法脱离。这个区域就成为了一个黑洞。
这就是黑洞。
理论上,除了大质量恒星演化到末期能够形成黑洞外,在宇宙大爆炸极早期,物质刚刚形成时,因为物质密度过高,也可能形成一些大小如同一个基本粒子、质量如同一座大山的极小的黑洞,叫量子黑洞。但这种黑洞目前还没有发现。另外就是在星系中心,同样由于物质密度极高,在星系形成时也会在星系中心形成一个极大质量黑洞。例如,在我们银河系中心,就有一个质量为太阳质量400多万倍的超大质量黑洞。大多数星系中心都有这样一个黑洞。
黑洞的本质是什么
黑洞的本质,就是对时间,空间的一种压缩。谈及宇宙中最令人谈之色变,闻风丧胆的天体,非“黑洞”莫属。黑洞,是宇宙中名副其实的“巨无霸”,他张开大嘴,吞噬着周遭的一切物质,就连光子,中子星这样的“狠角色”一样难逃黑洞的掌控。
去年,NASA通过组合哈勃望远镜,拍摄到了数十万光年之外的高清黑洞影像,也震惊了世人。如此恐怖的黑洞,它的本质,到底如何呢?
最开始,黑洞是上世纪著名物理学家爱因斯坦,在他的“广义相对论”中设想的一种天体。爱因斯坦将我们的世界看为一个立体几何,并且认为时间,空间,引力构成了维度的三大基本要素;而黑洞,就是维度上的坑洞。
换句话说,它是茫茫宇宙中的一个异类,代表着一种“引力坍缩”现象。而引力是什么呢?它不是客观意义上的存在物,只是空间,时间的一种压缩而已。爱因斯坦的这番理论,在当时不被学术界所认可;
而如今,却成了所有研究天文学的学者的共识。黑洞的成因,一般来说有三种:第一种是巨型黑洞,往往存在于星系的核心,负责成千上万颗恒星的公转活动,比如说,银河系的“银心黑洞”。这往往是在一百三十亿年前宇宙大爆炸中;
被膨胀的时空所挤压形成的黑洞。第二种是大型黑洞,一般来说,是恒星死亡后变成的“超新星”,经过爆炸之后演变而来的产物。
第三种,是微型黑洞,由天体碰撞等现象产生的黑洞。据说,太阳系的边缘,就有着不下五六个“微型黑洞”。但是,它们对地球来说没有实际威胁。虽然,它们的本质,也是对时间和空间的压缩;
但是微型黑洞的影响范围,引力并没有那么大。
宇宙黑洞是什么东西
黑洞是在宇宙中的一个黑暗的区域,黑洞是由很多质量很大的星球发生爆炸或者分裂之后再经过星球残骸的重力塌缩最后形成的一个东西。黑洞本身就是一个封闭的视界,很多靠近黑洞的物质都会被黑洞给吞噬掉,黑洞通过这样的方式维持自身的形态和能源,这也就导致了很多物质只能进入而不能够出来。
分类特点
根据黑洞本身的物理特性质量,角动量,电荷划分,可以将黑洞分为四类:
不旋转不带电荷的黑洞:它的时空结构于1916年由史瓦西求出,称史瓦西黑洞。
不旋转带电黑洞:称R-N黑洞。时空结构于1916至1918年由赖斯纳(Reissner)和纳自敦(Nordstrom)求出。
旋转不带电黑洞:称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。
旋转带电黑洞:称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。
宇宙之中的黑洞是什么东西它会发光吗
黑洞是在现代广义相对论中,存在于宇宙中的一种天体。黑洞具有十分强大的引力,物体以光速(真空光速定义值:c0=299792458m/s)运动都无法逃离黑洞的引力。
黑洞其实并不是“黑“的,只是没有办法直接观测,但可以借由间接观测的办法,知道其存在和具有质量
黑洞的诞生类似中子星产:恒星在准备灭亡的时候,核心在自身重力的作用下迅速地向地心内部收缩,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就会立刻停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了其内部的空间和时间。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程永无止境地进行下去,连中子间的排斥力也无力阻挡。中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,成为一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸入其内部去。
恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。剩余的能量不足以使他来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始向内坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就这样出现了。
黑洞也是会发光的
黑洞其实也是一颗星球,但它是一个密度与质量都很大的星球,因其密度极大,所以内部的压力也就大,从而它的引力也就很大。牛顿的万物又引得知,质量越大引力越大。因黑洞的质量大,引力也大从而导致光也被吸住无法散射出去。所以肉眼也就无法看到光线自然就呈现出黑色了。