宇宙空间里面真的有黑洞存在吗?
宇宙中的黑洞是存在的。这不仅源于理论,也验证在实际对宇宙的观测中。
黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。1916年,德国天文学家卡尔.史瓦西推导出一个计算出质点周围的逃逸距离的公式,即在质点的周围形成了一个界面,被称之为视界。
黑洞无法直接观测,人们只能通过其间接方式得到其存在的质量,并观测它对周围物质的影响加以确认。比如观测物体被吸入之前所释放出来的射线,或观测恒星或星云绕行轨道的位置及质量等。
黑洞是中心的一个密度无限大,时空曲率无限高,体积无限小,热量无限大的奇点。由于它变态的引力作用,致使它的周围变得一无所有,空空如也。这个区域范围也是不可见的。
黑洞形成一般认为是质量巨大的恒星临终时,体内出现了强大的引力坍缩,就连中子本身也被碾为粉末,剩下的是一个密度高到难以想象的物质。其庞大的质量导致时空强烈的扭曲,光线也无法逃出它的引力。
强大的引力,会不断地吸取周围的物质,同时会产生辐射,这一过程被称为吸积,这个过程的画面在宇宙中极为壮观。其实这个过程和恒星形成过程有些类似,只是没有如此猛烈。
黑洞除了吸积物质外,它还通过霍金蒸发过程向外辐射粒子,所以,黑洞有消亡的一天,不会永远地增长下去。黑洞毁灭时,体积迅速缩小,甚至爆炸。喷射出的物体会发出耀眼的光芒。
据天文学家推测,宇宙中大部分星系中都包含着一个超大质量的黑洞,这些黑洞通过探测吸积盘发出的强烈辐射和热量得到了确认。这些黑洞质量有大有小,相当于99万到400亿个太阳质量不等,我们熟知的仙女座星系中就发现了26个黑洞。
2015年3月1日,北京大学吴学兵教授等人在一个发光类星体里,发现了一个质量为太阳120亿倍的黑洞,并确认该星体早在宇宙形成的早期就已经存在了。这个黑洞的发现,无法用现有的黑洞理论进行解释。而由德国天文学家最新发现的黑洞体量相当于太阳的400亿倍,科学家将之编号为S5 0014+81。
然而,有一些著名的天文学家并不承认黑洞的存在。他们认为,恒星坍缩时不可能达到形成黑洞所必须的质量密度。当然,想要推翻一个既有的理论并不那么容易,这需要更多有说服力的证据加以证明。
以目前人类对于黑洞的认知,黑洞确实是存在的。失去黑洞,很多天文问题将无法解释。
问:我们的宇宙中真的存在黑洞吗?
霍金教授表示道:我们的宇宙存在着超多的黑洞,最小的黑洞,它的质量也要比我们的太阳大。如同你拿着一支上膛的步枪一样,当你将子弹发射出去的时候,无论子弹走的有多快,时速有多快,它最终还是会在一个地方落下,这正是因为引力发挥的作用。
当然如果子弹的速度过快的话,它有可能会脱离引力的控制,例如我们今天所发射的火箭。众所周知,光由细微的光子组成,光子没有质量,并且它们不会被扭曲。但是黑洞的引力不是一般的强,黑洞是超大质量恒星的塌缩物,它的大小仅仅几百甚至上千公里,但是它的所有力量都来源于中心的一个裸奇点。尤其是当光线照射进黑洞后,你就会发现光线被扭曲了,并且光线会围绕着吸积盘逐渐的进入黑洞的中心。
问:黑洞是否真的是黑的呢?
霍金教授答道:黑洞不是黑色的,这要归功于它的中心部分,当物体被吸积盘吞入后,它会在史瓦西半径中徘徊直至落入黑洞的中央,但是在黑洞的中央存在着一个真空区,这个真空区并不是我们所指的真空区,而是一个蕴含着反物质的真空区。当物质被吸入到黑洞后,物质和反物质会相撞发生泯灭,它们会释放出一种超强的射线,这就是伽马射线暴。因此当黑洞正在吞噬物体时,它不完全是黑的,相反它会发出致命的光线。但是当它不吃东西的时候,你就不要去招惹它了,因为它从不介意享一顿独特的美餐。
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