黑洞是纯黑色的吗?它会一直存在下去吗?
在北京时间2019年4月1021时左右,人类成功拍摄到了黑洞的第一幅“照片”,这张照片在中国上海和台北、、利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、本东京、丹麦灵六地同时发布。
2019年4月10这一天注定会成为人类文明进程的一个重要子,至少是探索宇宙空间奥秘里程碑式的时间点。
这是我们人类第一次正意义上“看”到了“黑洞”,传说中的“黑洞”也终于揭开神秘面纱。
爱因斯坦在广义相对论中,预言提出了在浩瀚的宇宙空间内存在的一种密度极大、体积极小的天体,这种神秘天体的引力非常非常的大,大到什么程度呢?连光都无法逃脱,会被它吸走。
自从爱因斯坦提出在宇宙中存在着这样神秘的天体,它让所有科学家为之着迷和疯狂,谁都想证明“黑洞”存在,或者认为这只是一种假设。
谁给这种神秘天体命名为“黑洞”呢? 物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒把这种神秘的天体命名为“黑洞”。
“黑洞”是黑色的吗?
很多人以为“黑洞”这个名字当中有个“黑”字,认为它就是黑色。其实这种认识是非常错误,“黑洞”并不“黑”,只是它无法被直接观测到而已,但是我们可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对事物的影响。
恒星为什么会衰老灭亡和塌缩呢?
当某一个恒星逐渐衰老,走向灭亡的时候,它的热核反应已经耗尽了核心的燃料,那么由核心产生的能量已经不多了。一旦恒星进入这样衰亡的状态,那么它就再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。
这就好我们在水里,假设就只存在水的浮力和地球的重力这两种力,当浮力≥重力的时候,我们就可以漂浮在水面上,一旦水的浮力逐渐变小,甚至消失,那么重力就会把水里的万物拉入水底,不能逃脱。
因此,当恒星在外壳重压的作用之下,往内部拼命挤压收缩,那么核心在自身重力的作用下开始坍缩,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。
当这样的星体半径收缩到一定程度的时候,巨大的质量产生非常大的引力,导致时空扭曲,使得即使光也无法向外射出,经过的光或物体也会被“吸收”,这就是“黑洞”。
什么是视界呢?
一般情况下,我们把“黑洞”的边界称为视界。
我们知道,“黑洞”是一种高质量、密度非常大的天体,这样就导致它能产生非常大的引力,使得任何近它的物体都会被它吸进去,光也不例外,造成一个结果就是“黑洞”无法直接被观测到。
因此,我们把刚好能被观察到的那个时空界面称为视界。如发生在“黑洞”里的不会被黑洞外的人所观察到,因此我们可以称黑洞的界面为一个视界。
“黑洞”具有的超强引力使得光无法逃脱它的势力范围,该势力范围称作“黑洞”的半径或称作视界。
怎么证明“黑洞”的存在?
虽然爱因斯坦在广义相对论中预设提出“黑洞”这一神秘天地,但科学家们早期想证明它的存在,还存在一定困难,甚至引发一些科学家质疑其是否存在。
时间就是最好的答案,“黑洞”这一神秘天体在经过漫长的时间推测后,已经慢慢被人们所接受。
目前在学术界主要有以下三类方法证明其存在:
一是恒星、气体的运动透漏了黑洞的踪迹。
黑洞有强引力,对周围的恒星、气体会产生影响,于是我们可以通过观测这些变化和影响来确认黑洞的存在。
二是根据黑洞吸积物质,也就是吃东西时发出的光来判断黑洞的存在。
三是通过观测到黑洞成长的过程来“看”见“黑洞”的存在。
根绝新闻报道,到目前为止,科学家们在银河系发现和确认了20多个恒星级质量“黑洞”,但可能有上千万个恒星级“黑洞”候选体。
“黑洞”有大小之分吗?
“黑洞”最大的特点就是质量和密度非常大,因此天文学家们根据质量的大小,将宇宙中的“黑洞”分成三类:
1、恒星级质量“黑洞”(几十倍—上百倍太阳质量);
2、中等质量“黑洞”(几十倍—上百倍太阳质量lt;中等质量黑洞lt;几百万倍太阳质量);
3、超大质量“黑洞”(几百万倍太阳质量以上)。
根据相关理论的推算,在宇宙空间每个星系中心都有一个超大质量的“黑洞”,如我们居住的银河系中心就有一颗超大质量“黑洞”,它的质量大约是太阳质量的400多万倍。同时,天文学家们预测银河系中应该存在着上千万个恒星量级的黑洞。
“黑洞”会灭亡吗?
在普通大众的认知里,既然“黑洞”是宇宙空间内一种密度极大、体积极小的天体,由于它超强的引力连光都能吸走,应该属于无敌,是不是属于“不死之身”呢?
其实不是,“黑洞”也会走向灭亡,直至消失。“黑洞”周围的引力场会释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量。
因为根据物理学里的质能方程E=mc2,说明能量的损失会导致质量的损失,那么“黑洞”也是如此。当“黑洞”损失质量时,它的温度和发射率增加,因而它的质量损失得更快,这个现象被称为“霍金辐射”。
“黑洞”的质量越来越小时,它的温度会越来越高,直到“黑洞”的爆炸。
自从爱因斯坦在广义相对论里预言“黑洞”的存在,再到第一张“黑洞”照片的诞生,整整耗费一百多年的时间。在这个过程中,包括霍金在内无数科学家耗费大量的心血,都想弄清楚“黑洞”的内部是什么样子?“黑洞”和宇宙爆炸论又有什么关系呢?还有很多未知问题等着人类去探索和解决,相信在不久的未来,科学们会给我们一个答案,那时人类应该能在星辰大海中观察“黑洞”。
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