黑洞是天体吗?
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黑洞是天体吗?
●黑洞属于天体中的一种特殊物质,也可以说它是组成天体运行论的重要组成部分。爱因斯坦说,时间和空间是人们认识的错觉。时间是因为宇宙万事万物的变化,让人们产生了时间的概念。在奇点处随着宇宙的诞生,开始有了变化。根据目前的黑洞理论,黑洞中心存在一个密度与质量无限大的奇点,所以要定义黑洞之前,必须定义奇点。借用爱因斯坦的橡皮膜类比,假如一个物体的能量或者质量足够大,它就会将橡皮膜刺出一个洞,而这个洞就很可能是说的奇点。
黑洞是目前物理学和天文学研究的一个热点。黑洞性质涉及物理学的基本规律和时空属性,现有的发理暗示人们:热力学与时空性质之间可能存在着深刻的内在联系,而对黑洞理论的进一步 探索 有可能导致物理学的另一场革命普通的读者,如果思了解黑洞,应具备哪些基本常识呢?想要了解宇宙的秘密应掌握哪些知识呢? 完美解释字宙的相对论,正是爱因斯坦的理论才让困惑世人的很多问题得到了解决。如果说相对论因为太过高深还不能为大众所了解,那么哈勃定律则因为出自实验物理很好理解,这两大理论就构成了字宙学的基础理论。
正是这两大字宙学理论,让人们发现了黑洞,对于黑洞的研究还有很多其他的物理理论,比如电磁学、钱德拉塞卡极限、史瓦西半径、奇点理论等,所有这些理论都为完美解释宇宙天体的变化做出了贡献。
●以上理论的基础都离不开引力、电磁力等力的相互作用,爱因斯坦曾提出了大统一理论。后来的科学家也是基于这种思想来对字宙进行研究。而黑洞所表现出来的时空维度正好符合科学家对宇宙秘密的探究。科学家通过对黑洞的研究又提出了白洞与虫洞的假设,如果黑洞完全被解密,也许人类可以穿梭于不同的时空,想想这样的前景都是让人振奋的。
●黑洞还涵盖了物理学的一些基本常识和字宙学的一些知识,人们出于对黑洞的好心,会接收到大量的科学知识信息,因此会在轻松的阅读中产生对科学知识的兴趣,最终产生一种学习的冲动,从而让生命意义。
对于黑洞是天体吗之话题,我个人的观点认为,黑洞当然是天体,况且“黑洞"是存在于宇宙之中最大的天体。为什么会这样说呢?因为:
宇宙是由数之不尽的恒星及其恒星系和宇宙之网(黑洞)两种客观存在的自然天体所构成的,在宇宙无边无际、无穷无尽和无限物质的无限空间之中,存在着数之不尽的恒星系,充斥着整个宇宙的无限空间,每个恒星系都是存在于宇宙之中一个个独立性的物质周期性循环运动的自然天体,受每个恒星系核体恒星磁场磁性的影响,所有恒星系的边缘都是磁性同性的物理现象,会使宇宙数之不尽的恒星系与恒星系边缘之间产生磁性的同性相斥现象,引发了恒星系与恒星系边缘之间有段缓冲的距离,这个数之不尽恒星系与恒星系边缘之间的空间距离,呈现出网状巨大的自然天体,包裹着宇宙之中所有恒星系边缘之间的外围空间,像是石榴核与囊的关系,石榴核为恒星系,石榴囊为网状天体。
一方面,由于每个恒星系都有同向自转运动的表现特征,每个恒星系边缘其运行速度奇快,会使网状天体产生强大的对流和旋涡运动现象。二方面,每个恒星系主体恒星所发出的光和热,受恒星磁场媒介的影响,只能到达本星系的边缘,而不能渗透到网状天体之中。
这样网状天体就会漆黑一片,是宇宙暗物质和暗能量专属高速运行无尽的网状通道,能对宇宙之中数之不尽恒星系的同向自转运动过程所产生的收缩与膨胀变化,起到缓冲带的保护作用。这个存在宇宙之中巨大的网状天体可统称为:宇宙之网天体现象。这也许就是目前天文学家所说的“黑洞”现象。
所以说,“黑洞”当然是天体,况且“黑洞”是存在于宇宙之中最大的天体。其实天文学家所说的“黑洞”现象,就是上述所说的宇宙之网天体现象。
是特殊天体。黑洞根据其形成过程不同分为先天黑洞和后天黑洞。先天黑洞是在宇宙冷极(-273.15C°)将中微子凝聚成“冰”再经过一个聚集过程逐渐形成的。后天黑洞是爱因斯坦广义相对论预测的引力塌陷后形成的。不管是先天或后天黑洞,黑洞都没有反黑洞,都表现为正质量。
看到这个问题,不由得想到在5月初欧洲天文学家在《天文学与天体物理学》杂志发文称他们发现了一个距离地球约1000光年的黑洞,质量约为太阳的3.3倍,是迄今为止发现的距离地球最近的黑洞。
问题更吸引我的是问题本身——竟然质疑黑洞是不是天体这样的疑问。
然后,就想回答一下。
回答黑洞是不是天体的问题,必须先搞清楚两个概念。
什么是天体?
天体,也可以叫做星体,是太空中的物体,或者说是宇宙空间的物质的存在形式。包括
恒星、星云、行星、卫星、彗星、星际物质等。通过射电探测手段和空间探测手段所发现的红外源、紫外源、射电源、X射线源等,也都是天体。
天体还分自然天体,和人造天体。
人类发射往太空的卫星、宇宙飞船、空间站、探测器等也属于天体,为人造天体。
再者,存在于宇宙间,不管人们看不看得见,观察到观察不到,都是天体。
什么是黑洞?
黑洞,是时空曲率大到光都从其事件视界逃脱的天体,是现代广义相对论中存在于宇宙空间中的一种质量很大体积很小的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而形成的天体。
因为黑洞的吸力太过强大,强大到视界内的逃逸速度大于光速,见到说,就是因为视界内的逃逸速度大于光,所以光逃不出去,就不能被看到(发现到),故而成了黑洞。
说的还是不够清楚,因为又出现了一个名词——视界。
视界的物理定义是一个事件刚好能被观察到的那个时空界面称为视界。譬如,发生在黑洞里的事件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。
说到视界,就不能不说爱伊斯坦和另一位物理学家卡尔·史瓦西。
1916年,德国物理学家/天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——视界。
一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。
然后,这个半径的定值,就被后人称为史瓦西半径。
这种奇艺的现象的不可思议的天体,后来被美国的物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”,这就是黑洞发现和命名的由来。
因为光逃不出来,所以黑洞并不能想起他天体一样呗人眼或天文望远镜被观察到,但这并没有难道人类。
黑洞尽管不能直接观察,那可以通过间接的方式计算会判断出它的存在、位置和质量。
譬如通过物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。也可以通过观察恒星或星集团气团绕行轨迹,来判断其存在和质量。
2020年5月6日欧洲天文学家在《天文学与天体物理学》文章中发现的这个位于望远镜座编号为HR6819的黑洞,这样发现的。
黑洞是天体吗?
看了上述的两个感念,我们已经知道,尽管黑洞不能被人直接观察到,但还是能通过间接的方式计算或判断出其位置、体积和质量。
按照天体的概念,黑洞,当然是天体。
问题,解答完,接着文首提到的那个颗编号为HR6819的黑洞,号称距离地球最近,质量为太阳的3.3倍,那么我们再延伸一些关于黑洞的知识。
最远的黑洞,质量为太阳系的10亿倍
2019年秋,美国天文学家利用位于夏威夷的毛伊岛上哈雷阿卡拉天文台发现了迄今为止最远的黑洞。
该天文台的天文学家团队最初观察的是在早期宇宙中发现的10个类星体,后来研究人员发现其中一个类星体PSO167-13被气体高度遮蔽,就像宾夕法尼亚州立大学物理学家、尼尔勃兰特说的那样:“这完全出乎意料,就像我们期待的是一只飞蛾,结果却看到了一个茧。
天文学家称,这一发现有助于科学家更好地理解超大质量黑洞的成长阶段,以及它们如何在短时间内成长到太阳质量的10亿倍。
有最小的黑洞吗?
在2019年,俄亥俄州立大学的研究人员在《科学》杂志上发表过一项研究,宣称可能发现了一颗最小黑洞,质量约太阳的3.3倍。
但是,这算不算最小黑洞,却引发了争论。
因为理论认为,宇宙中恒星死亡生成的典型黑洞最小为太阳质量的2.06倍,但所谓典型黑洞是指不旋转黑洞,但一颗大质量恒星死亡后的尸骸必须继承其角动量,因此还没有发现有不旋转的白矮星、中子星,当然更没有不旋转的黑洞。
因此,最小黑洞被认为应不小于太阳质量的3.2倍。
那么,除非再发现质量比太阳的3.3倍还小,否则上面提到的这颗黑洞质量距离最小旋转的黑洞质量已经很接近了,定为迄今为止,并不过分。
最近的黑洞对会伤害人类吗?
上面说到,这个编号为HR6819的黑洞,距离地球仅为1000光年,如此近,那对地球,人类有没有伤害、威胁呢?如果有,我们需要做什么防御准备吗?
有没有危害,我们的先分析一下黑洞引力。
要知道黑洞对周围的最大影响是极端引力,如果进入了黑洞的史瓦西半径,不管什么物质都是有去无回,逃脱不了。
按照史瓦西半径的计算公式,R=2GM/C²,其实数字是很小的。
在上面的公式中,R表示史瓦西半径大小,单位m;G为引力常量,一般取值6.67x10^-11N·m²/kg²;M为黑洞质量,单位kg;C为光速,取值299792458m/s。
根据上面的公司,我们计算出编号为HR6819的黑洞史瓦西半径约12398米,也就是说在这颗黑洞奇点(中心质点)距离12公里多半径的球面以内,一切物质都是有去无回的。
好了,又出现一个名词,黑洞奇点——
奇点”是宇宙在大爆炸前的一种存在形式。
宇宙就是从“奇点”开始膨胀的。
奇点――奇异性质的点。
有多奇异?
它的密度无限大、体积无限小(即时空曲率无限大)、熵值无限趋近于0,有时还加上质量无限大、温度无限高的描述,这样不可思议“无理”的点的确会让所有物理定律失效。这也难怪,霍金证明把广义相对论应用到宇宙学时,就必然会出现奇点,所以有人认为这就是广义相对论的局限表现,连广义相对论也在此“点”失效。
好,回到问题的答案,既然在这颗黑洞奇点(中心质点)距离12公里多半径的球面以内,一切物质都是有去无回的。
但我们实际上距离这个黑洞1000光年。
那我们的担心岂不是太多余了。
感谢题主邀请回答。
黑洞的的确确是宇宙空间内存在的一种天体。其实黑洞并不“黑”,只不过人类目前还不能直接观测,黑洞也不是“洞”,它是一个有质量有体积的天体。
在现代广义相对论中,“黑洞”是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的“极端”天体。利用牛顿的万有引力定律,我们知道任何物体之间都有相互吸引力,这个力与物体本身质量有关,当一个星体的质量足够大时,它所具有的引力也就强到光都无法从它表面逃离,这个星体也不会辐射任何电磁信号,我们也无法探测到这种天体。它就像一个漆黑的无底洞,任何物质只进不出。这种星体被称为黑洞。
黑洞是怎么样形成的?
从某种意义上讲,任何一个有质量的物体都可以变成一个黑洞,而这里我们就需要明白一个概念史瓦西半径。(史瓦西半径,史瓦西半径是任何一个有质量的物质存
在的一个临界半径特征值。当物体的实际半径小于自身的史瓦西半径时这个物体被称为黑洞)当一些大质量的恒星“死亡”时,它的内核会发生引力坍缩,当它的半径收缩到一定程度(史瓦西半径)那么一个黑洞就诞生了。因此任何物体都有成为黑洞的可能,只要它的自身半径小于史瓦西半径。黑洞从某种意义上讲来说是“隐身”的。根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大,光都会因为这种引力而变得弯曲(这里的弯曲指的是光走的轨迹)。所以,在黑洞后面的恒星发出的光会通过弯曲的空间而到达地球。我们可以轻而易举的观察到黑洞后面的星空,就像黑洞不存在一样。因此黑洞是宇宙中的一种天体,只不过它较为特殊而已。
黑洞是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹,还可以取得位置以及质量。
北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世,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。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。
冯新时空理论
基于相对论和基础力学的理解,新的时空理论能解释很多宇宙问题,包括宇宙的大小,起始;还有黑洞,万有引力,等等问题。
新时空理论认为宇宙分为四个动态对立统一的态。一为空间,二为时间,三为能量,四为质量。四态带有自身固有的特性。空间固定不可重合带有排它性;时间运动不能固定,拥有变化性;质量表现为空间的排它性,能量表现为时间的运动性;而质量和能量又有转化性,非通过二者的转化让空间和时间形成了对立的统一。
这四态,造就了世间万物。任何的空间都是不能相同的,但是所有的时间又是相同的,所以世间万物都有区别,但又有联系,基本上又是差不多相同的。基于这点,宇宙是无边界,无起始的。在宇宙以外,当出现反时空特性的边界时就会出现巨大的负时空能量,即真正的真空,叫做负能量。负能量和正能量及质量相互吸引,很快能量和质量就会把出现的宇宙边界填充,而这些短暂出现的宇宙边界就是我们观测到的黑洞。在黑洞里,因为带有负能量,光速最少能提高一倍。
新时空理论认为广褒的宇宙空间内,即地球和太阳之间也是充满着能量体和质量体的非真空。真空只能出现在宇宙的短暂边界黑洞内。可以说整个宇宙是相连为一体的。地球和太阳是一体的。但是却因为时空特性而又完全不一样。
对于宇宙的边界黑洞是这样产生的。基于时间的运动性带来了变化,某两个能量质量体在同一时间运动到了同一个空间体内,空间被时间扭曲中出现重叠。基于空间的唯一性和排它性,重叠的空间部分立即出现负能量体,并产生同性排斥,形成黑洞。形成的负能量体又和边界的正能量体异性相吸并结合成质量体。这时黑洞就扩大。物质就产生。
那这个理论又是怎么样解释万有引力的呢?这个理论一样不推翻经典力学理论。但有本质的不同。万有引力认为,引力属于质量,即质量越大万有引力越大,而时空理论则刚好相反,即引力越大后带来的质量变大。时空理论认为物质因时空对立的正反能量形成黑洞,随后,在黑洞的边缘因能的相吸引形成能量的聚合体,这就是物质,也就是质量。而因时空重叠产生的负能量体和大部分没重叠的能量体是不平衡的,新产生的负能量体大大强于非重叠在平衡状态下的正能量体,因而大量吸引四周能量体直到跟空间排它的负能量达到一定平衡。这种力主要为负能量体。存在于物质的中心。即万有引力。并决定物体质量的大小。而非因有了质量而产生万的有引力。同时,物质间因时间的运动性,物质间也是充满着能量体,现在人称为暗能量和暗物质,其实它是时间运动性产生的正能量体,而这种状况决定了各天体的相互吸引又相互独立。
空间排它性,属于它的每一个点,并不是有中心的,而运动不停的时间,不断的要去扭曲空间的维度,充满其中的能量体和质量体,随时而又随机的相互对撞。但是要想两个能量体能出现空间的重叠产生负能量,两股能量体就必须要大小相差不大,方向要相反,并结合着质量。只有这样才能产生黑洞产生物质或天体。而这个居于各物质或天体中心的小黑洞就是各物质或天体的万有引力。万有引力为负能量体。根据本理论,天体的中心很可能就是小黑洞。而每次的大的黑洞产生,除了能把四周能量体变成物质外,也能把四周微小黑洞和物质,吸引形成大天体。这时在的大黑洞的吸引下,整个宇宙的填充空间的物质和能量体趋于虚簿。时空的扭曲就会大大减少。这时正负的能量体吸引力减小。大天体因内部黑洞中的负能量体无法平衡而爆炸解体释放出弱能量体,让宇宙重新充实。所以宇宙每时每刻都在灭亡和生成,并且在无时无刻的产生边界(黑洞),和填充边界。
所以宇宙没有始终,它无时无刻都在生成和湮灭。因为空间的排它性产生的负能量体因不断和正能量体不断相吸中和,最终负能量体就会小小于正能量体。当中心被同时占领时就很容易造成新的空间扭曲重叠。形成或强大的负能量体。造成大爆炸或大坍塌。这就是天体的湮灭。
下节,光的形成
黑洞是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹,还可以取得位置以及质量。
北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世,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。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。
“黑洞”,作为一个有质量、有范围的空间存在,符合天体的标准,当然可以算作天体。同时,“黑洞”也是一个“洞”,一个三维空间中的三维洞。
黑洞是一种特殊的天体。黑洞有质量,有确定的位置,有外观的视界形象。它特殊到没有密度,没有具体的内部物质形态,没有内部的自转、时间、空间的概念。
●黑洞属于天体中的一种特殊物质,也可以说它是组成天体运行论的重要组成部分。爱因斯坦说,时间和空间是人们认识的错觉。时间是因为宇宙万事万物的变化,让人们产生了时间的概念。在奇点处随着宇宙的诞生,开始有了变化。根据目前的黑洞理论,黑洞中心存在一个密度与质量无限大的奇点,所以要定义黑洞之前,必须定义奇点。借用爱因斯坦的橡皮膜类比,假如一个物体的能量或者质量足够大,它就会将橡皮膜刺出一个洞,而这个洞就很可能是说的奇点。
黑洞是目前物理学和天文学研究的一个热点。黑洞性质涉及物理学的基本规律和时空属性,现有的发理暗示人们:热力学与时空性质之间可能存在着深刻的内在联系,而对黑洞理论的进一步 探索 有可能导致物理学的另一场革命普通的读者,如果思了解黑洞,应具备哪些基本常识呢?想要了解宇宙的秘密应掌握哪些知识呢? 完美解释字宙的相对论,正是爱因斯坦的理论才让困惑世人的很多问题得到了解决。如果说相对论因为太过高深还不能为大众所了解,那么哈勃定律则因为出自实验物理很好理解,这两大理论就构成了字宙学的基础理论。
正是这两大字宙学理论,让人们发现了黑洞,对于黑洞的研究还有很多其他的物理理论,比如电磁学、钱德拉塞卡极限、史瓦西半径、奇点理论等,所有这些理论都为完美解释宇宙天体的变化做出了贡献。
●以上理论的基础都离不开引力、电磁力等力的相互作用,爱因斯坦曾提出了大统一理论。后来的科学家也是基于这种思想来对字宙进行研究。而黑洞所表现出来的时空维度正好符合科学家对宇宙秘密的探究。科学家通过对黑洞的研究又提出了白洞与虫洞的假设,如果黑洞完全被解密,也许人类可以穿梭于不同的时空,想想这样的前景都是让人振奋的。
●黑洞还涵盖了物理学的一些基本常识和字宙学的一些知识,人们出于对黑洞的好心,会接收到大量的科学知识信息,因此会在轻松的阅读中产生对科学知识的兴趣,最终产生一种学习的冲动,从而让生命意义。
对于黑洞是天体吗之话题,我个人的观点认为,黑洞当然是天体,况且“黑洞"是存在于宇宙之中最大的天体。为什么会这样说呢?因为:
宇宙是由数之不尽的恒星及其恒星系和宇宙之网(黑洞)两种客观存在的自然天体所构成的,在宇宙无边无际、无穷无尽和无限物质的无限空间之中,存在着数之不尽的恒星系,充斥着整个宇宙的无限空间,每个恒星系都是存在于宇宙之中一个个独立性的物质周期性循环运动的自然天体,受每个恒星系核体恒星磁场磁性的影响,所有恒星系的边缘都是磁性同性的物理现象,会使宇宙数之不尽的恒星系与恒星系边缘之间产生磁性的同性相斥现象,引发了恒星系与恒星系边缘之间有段缓冲的距离,这个数之不尽恒星系与恒星系边缘之间的空间距离,呈现出网状巨大的自然天体,包裹着宇宙之中所有恒星系边缘之间的外围空间,像是石榴核与囊的关系,石榴核为恒星系,石榴囊为网状天体。
一方面,由于每个恒星系都有同向自转运动的表现特征,每个恒星系边缘其运行速度奇快,会使网状天体产生强大的对流和旋涡运动现象。二方面,每个恒星系主体恒星所发出的光和热,受恒星磁场媒介的影响,只能到达本星系的边缘,而不能渗透到网状天体之中。
这样网状天体就会漆黑一片,是宇宙暗物质和暗能量专属高速运行无尽的网状通道,能对宇宙之中数之不尽恒星系的同向自转运动过程所产生的收缩与膨胀变化,起到缓冲带的保护作用。这个存在宇宙之中巨大的网状天体可统称为:宇宙之网天体现象。这也许就是目前天文学家所说的“黑洞”现象。
所以说,“黑洞”当然是天体,况且“黑洞”是存在于宇宙之中最大的天体。其实天文学家所说的“黑洞”现象,就是上述所说的宇宙之网天体现象。
是特殊天体。黑洞根据其形成过程不同分为先天黑洞和后天黑洞。先天黑洞是在宇宙冷极(-273.15C°)将中微子凝聚成“冰”再经过一个聚集过程逐渐形成的。后天黑洞是爱因斯坦广义相对论预测的引力塌陷后形成的。不管是先天或后天黑洞,黑洞都没有反黑洞,都表现为正质量。
看到这个问题,不由得想到在5月初欧洲天文学家在《天文学与天体物理学》杂志发文称他们发现了一个距离地球约1000光年的黑洞,质量约为太阳的3.3倍,是迄今为止发现的距离地球最近的黑洞。
问题更吸引我的是问题本身——竟然质疑黑洞是不是天体这样的疑问。
然后,就想回答一下。
回答黑洞是不是天体的问题,必须先搞清楚两个概念。
什么是天体?
天体,也可以叫做星体,是太空中的物体,或者说是宇宙空间的物质的存在形式。包括
恒星、星云、行星、卫星、彗星、星际物质等。通过射电探测手段和空间探测手段所发现的红外源、紫外源、射电源、X射线源等,也都是天体。
天体还分自然天体,和人造天体。
人类发射往太空的卫星、宇宙飞船、空间站、探测器等也属于天体,为人造天体。
再者,存在于宇宙间,不管人们看不看得见,观察到观察不到,都是天体。
什么是黑洞?
黑洞,是时空曲率大到光都从其事件视界逃脱的天体,是现代广义相对论中存在于宇宙空间中的一种质量很大体积很小的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而形成的天体。
因为黑洞的吸力太过强大,强大到视界内的逃逸速度大于光速,见到说,就是因为视界内的逃逸速度大于光,所以光逃不出去,就不能被看到(发现到),故而成了黑洞。
说的还是不够清楚,因为又出现了一个名词——视界。
视界的物理定义是一个事件刚好能被观察到的那个时空界面称为视界。譬如,发生在黑洞里的事件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。
说到视界,就不能不说爱伊斯坦和另一位物理学家卡尔·史瓦西。
1916年,德国物理学家/天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——视界。
一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。
然后,这个半径的定值,就被后人称为史瓦西半径。
这种奇艺的现象的不可思议的天体,后来被美国的物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”,这就是黑洞发现和命名的由来。
因为光逃不出来,所以黑洞并不能想起他天体一样呗人眼或天文望远镜被观察到,但这并没有难道人类。
黑洞尽管不能直接观察,那可以通过间接的方式计算会判断出它的存在、位置和质量。
譬如通过物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。也可以通过观察恒星或星集团气团绕行轨迹,来判断其存在和质量。
2020年5月6日欧洲天文学家在《天文学与天体物理学》文章中发现的这个位于望远镜座编号为HR6819的黑洞,这样发现的。
黑洞是天体吗?
看了上述的两个感念,我们已经知道,尽管黑洞不能被人直接观察到,但还是能通过间接的方式计算或判断出其位置、体积和质量。
按照天体的概念,黑洞,当然是天体。
问题,解答完,接着文首提到的那个颗编号为HR6819的黑洞,号称距离地球最近,质量为太阳的3.3倍,那么我们再延伸一些关于黑洞的知识。
最远的黑洞,质量为太阳系的10亿倍
2019年秋,美国天文学家利用位于夏威夷的毛伊岛上哈雷阿卡拉天文台发现了迄今为止最远的黑洞。
该天文台的天文学家团队最初观察的是在早期宇宙中发现的10个类星体,后来研究人员发现其中一个类星体PSO167-13被气体高度遮蔽,就像宾夕法尼亚州立大学物理学家、尼尔勃兰特说的那样:“这完全出乎意料,就像我们期待的是一只飞蛾,结果却看到了一个茧。
天文学家称,这一发现有助于科学家更好地理解超大质量黑洞的成长阶段,以及它们如何在短时间内成长到太阳质量的10亿倍。
有最小的黑洞吗?
在2019年,俄亥俄州立大学的研究人员在《科学》杂志上发表过一项研究,宣称可能发现了一颗最小黑洞,质量约太阳的3.3倍。
但是,这算不算最小黑洞,却引发了争论。
因为理论认为,宇宙中恒星死亡生成的典型黑洞最小为太阳质量的2.06倍,但所谓典型黑洞是指不旋转黑洞,但一颗大质量恒星死亡后的尸骸必须继承其角动量,因此还没有发现有不旋转的白矮星、中子星,当然更没有不旋转的黑洞。
因此,最小黑洞被认为应不小于太阳质量的3.2倍。
那么,除非再发现质量比太阳的3.3倍还小,否则上面提到的这颗黑洞质量距离最小旋转的黑洞质量已经很接近了,定为迄今为止,并不过分。
最近的黑洞对会伤害人类吗?
上面说到,这个编号为HR6819的黑洞,距离地球仅为1000光年,如此近,那对地球,人类有没有伤害、威胁呢?如果有,我们需要做什么防御准备吗?
有没有危害,我们的先分析一下黑洞引力。
要知道黑洞对周围的最大影响是极端引力,如果进入了黑洞的史瓦西半径,不管什么物质都是有去无回,逃脱不了。
按照史瓦西半径的计算公式,R=2GM/C²,其实数字是很小的。
在上面的公式中,R表示史瓦西半径大小,单位m;G为引力常量,一般取值6.67x10^-11N·m²/kg²;M为黑洞质量,单位kg;C为光速,取值299792458m/s。
根据上面的公司,我们计算出编号为HR6819的黑洞史瓦西半径约12398米,也就是说在这颗黑洞奇点(中心质点)距离12公里多半径的球面以内,一切物质都是有去无回的。
好了,又出现一个名词,黑洞奇点——
奇点”是宇宙在大爆炸前的一种存在形式。
宇宙就是从“奇点”开始膨胀的。
奇点――奇异性质的点。
有多奇异?
它的密度无限大、体积无限小(即时空曲率无限大)、熵值无限趋近于0,有时还加上质量无限大、温度无限高的描述,这样不可思议“无理”的点的确会让所有物理定律失效。这也难怪,霍金证明把广义相对论应用到宇宙学时,就必然会出现奇点,所以有人认为这就是广义相对论的局限表现,连广义相对论也在此“点”失效。
好,回到问题的答案,既然在这颗黑洞奇点(中心质点)距离12公里多半径的球面以内,一切物质都是有去无回的。
但我们实际上距离这个黑洞1000光年。
那我们的担心岂不是太多余了。
感谢题主邀请回答。
黑洞的的确确是宇宙空间内存在的一种天体。其实黑洞并不“黑”,只不过人类目前还不能直接观测,黑洞也不是“洞”,它是一个有质量有体积的天体。
在现代广义相对论中,“黑洞”是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的“极端”天体。利用牛顿的万有引力定律,我们知道任何物体之间都有相互吸引力,这个力与物体本身质量有关,当一个星体的质量足够大时,它所具有的引力也就强到光都无法从它表面逃离,这个星体也不会辐射任何电磁信号,我们也无法探测到这种天体。它就像一个漆黑的无底洞,任何物质只进不出。这种星体被称为黑洞。
黑洞是怎么样形成的?
从某种意义上讲,任何一个有质量的物体都可以变成一个黑洞,而这里我们就需要明白一个概念史瓦西半径。(史瓦西半径,史瓦西半径是任何一个有质量的物质存
在的一个临界半径特征值。当物体的实际半径小于自身的史瓦西半径时这个物体被称为黑洞)当一些大质量的恒星“死亡”时,它的内核会发生引力坍缩,当它的半径收缩到一定程度(史瓦西半径)那么一个黑洞就诞生了。因此任何物体都有成为黑洞的可能,只要它的自身半径小于史瓦西半径。黑洞从某种意义上讲来说是“隐身”的。根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大,光都会因为这种引力而变得弯曲(这里的弯曲指的是光走的轨迹)。所以,在黑洞后面的恒星发出的光会通过弯曲的空间而到达地球。我们可以轻而易举的观察到黑洞后面的星空,就像黑洞不存在一样。因此黑洞是宇宙中的一种天体,只不过它较为特殊而已。
黑洞是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹,还可以取得位置以及质量。
北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世,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。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。
冯新时空理论
基于相对论和基础力学的理解,新的时空理论能解释很多宇宙问题,包括宇宙的大小,起始;还有黑洞,万有引力,等等问题。
新时空理论认为宇宙分为四个动态对立统一的态。一为空间,二为时间,三为能量,四为质量。四态带有自身固有的特性。空间固定不可重合带有排它性;时间运动不能固定,拥有变化性;质量表现为空间的排它性,能量表现为时间的运动性;而质量和能量又有转化性,非通过二者的转化让空间和时间形成了对立的统一。
这四态,造就了世间万物。任何的空间都是不能相同的,但是所有的时间又是相同的,所以世间万物都有区别,但又有联系,基本上又是差不多相同的。基于这点,宇宙是无边界,无起始的。在宇宙以外,当出现反时空特性的边界时就会出现巨大的负时空能量,即真正的真空,叫做负能量。负能量和正能量及质量相互吸引,很快能量和质量就会把出现的宇宙边界填充,而这些短暂出现的宇宙边界就是我们观测到的黑洞。在黑洞里,因为带有负能量,光速最少能提高一倍。
新时空理论认为广褒的宇宙空间内,即地球和太阳之间也是充满着能量体和质量体的非真空。真空只能出现在宇宙的短暂边界黑洞内。可以说整个宇宙是相连为一体的。地球和太阳是一体的。但是却因为时空特性而又完全不一样。
对于宇宙的边界黑洞是这样产生的。基于时间的运动性带来了变化,某两个能量质量体在同一时间运动到了同一个空间体内,空间被时间扭曲中出现重叠。基于空间的唯一性和排它性,重叠的空间部分立即出现负能量体,并产生同性排斥,形成黑洞。形成的负能量体又和边界的正能量体异性相吸并结合成质量体。这时黑洞就扩大。物质就产生。
那这个理论又是怎么样解释万有引力的呢?这个理论一样不推翻经典力学理论。但有本质的不同。万有引力认为,引力属于质量,即质量越大万有引力越大,而时空理论则刚好相反,即引力越大后带来的质量变大。时空理论认为物质因时空对立的正反能量形成黑洞,随后,在黑洞的边缘因能的相吸引形成能量的聚合体,这就是物质,也就是质量。而因时空重叠产生的负能量体和大部分没重叠的能量体是不平衡的,新产生的负能量体大大强于非重叠在平衡状态下的正能量体,因而大量吸引四周能量体直到跟空间排它的负能量达到一定平衡。这种力主要为负能量体。存在于物质的中心。即万有引力。并决定物体质量的大小。而非因有了质量而产生万的有引力。同时,物质间因时间的运动性,物质间也是充满着能量体,现在人称为暗能量和暗物质,其实它是时间运动性产生的正能量体,而这种状况决定了各天体的相互吸引又相互独立。
空间排它性,属于它的每一个点,并不是有中心的,而运动不停的时间,不断的要去扭曲空间的维度,充满其中的能量体和质量体,随时而又随机的相互对撞。但是要想两个能量体能出现空间的重叠产生负能量,两股能量体就必须要大小相差不大,方向要相反,并结合着质量。只有这样才能产生黑洞产生物质或天体。而这个居于各物质或天体中心的小黑洞就是各物质或天体的万有引力。万有引力为负能量体。根据本理论,天体的中心很可能就是小黑洞。而每次的大的黑洞产生,除了能把四周能量体变成物质外,也能把四周微小黑洞和物质,吸引形成大天体。这时在的大黑洞的吸引下,整个宇宙的填充空间的物质和能量体趋于虚簿。时空的扭曲就会大大减少。这时正负的能量体吸引力减小。大天体因内部黑洞中的负能量体无法平衡而爆炸解体释放出弱能量体,让宇宙重新充实。所以宇宙每时每刻都在灭亡和生成,并且在无时无刻的产生边界(黑洞),和填充边界。
所以宇宙没有始终,它无时无刻都在生成和湮灭。因为空间的排它性产生的负能量体因不断和正能量体不断相吸中和,最终负能量体就会小小于正能量体。当中心被同时占领时就很容易造成新的空间扭曲重叠。形成或强大的负能量体。造成大爆炸或大坍塌。这就是天体的湮灭。
下节,光的形成
黑洞是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹,还可以取得位置以及质量。
北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世,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。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。
“黑洞”,作为一个有质量、有范围的空间存在,符合天体的标准,当然可以算作天体。同时,“黑洞”也是一个“洞”,一个三维空间中的三维洞。
黑洞是一种特殊的天体。黑洞有质量,有确定的位置,有外观的视界形象。它特殊到没有密度,没有具体的内部物质形态,没有内部的自转、时间、空间的概念。
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