黑洞|什么是黑洞？黑洞解释说-由生至死
简介： 黑洞是一个空间区域 ， 由于恒星运行到生命终点时收缩后产生 ， 其附近物体无法逃脱其引力 ， 包括光 ， 故黑洞不可见 ， 也因此得名 。 黑洞不能被直接观测 ， 但可以通过黑洞对周围环境的影响对其间接定位 。
黑洞是一个空间区域 ， 其中大量的物质聚集在一个小区域 ， 附近的物质都无法逃脱其引力 。
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为了摆脱地心引力 ， 一个物体必须以至少11.2km/s的速度加速离开地表 。 这被叫作逃逸速度 。 只要慢了一点儿 ， 该物质都会掉回地表 。 对于黑洞来说也是如此 ， 但是 ， 逃逸速度太大了 ， 以至于即使是光也没有足够的速度来逃离 。 黑洞被这么叫是因为我们不能看见它们；没有光能离开其表面（不能被放出或反射） ， 因此 ， 它一直是无形的 。 我们只能在黑洞经过另一个物体前面时观测它们 ， 然后会看见引力透镜现象 。 迄今为止 ， 没有黑洞被真正观测和证实确认 ， 尽管有很多可能的候选者 。
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应该注意的是 ， 与普遍看法相反 ， 黑洞并不是要把其周围一切都吸进去的真空吸尘器 。 一个质量等同于太阳的黑洞将会有大约3km的半径 。 在106km的距离中 ， 此黑洞的吸引力并不比同一质量的任何其他天体大 。 例如 ， 如果太阳被同等质量的黑洞代替 ， 行星的飞行轨道将会保持不变 。 然而 ， 一旦你穿过了“事件穹界” ， 那将完全不同 。
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黑洞的形成
当一颗恒星到达其生命尽头 ， 会冷却下来 ， 并在引力的作用下收缩 。 在其收缩时 ， 随着体积降低 ， 它会变得更加稠密 。 一些恒星会爆炸成为超新星 ， 但另外一些会变成中子星或者黑洞 。 想象一颗比太阳大十倍的恒星 ， 自身坍缩到大约30km的大小 。 最终的物质是极高密度的 ， 其引力十分巨大 。 通过高能撞击也能形成黑洞 ， 例如在二元系统中中子星的碰撞 。
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史瓦西半径史瓦西半径是一个球体的半径 ， 如果一个物体的全部质量都被压缩在该球体内 ， 那么该球体表面的逃逸速度会等于光速 。 如果一个恒星残骸坍缩到或低于该半径 ， 光将无法逃离 ， 物体不再直接可见于外面 ， 从而形成黑洞 。
【黑洞|什么是黑洞？黑洞解释说-由生至死】
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方程 50-史瓦西半径
G代表重力 ， M代表物体质量 ， c代表光速
黑洞蒸发斯蒂芬 霍金在1974年为黑洞蒸发提供了一个理论上的论据 。 霍金辐射过程降低了黑洞质量 ， 因此也被称为黑洞蒸发 。 因为霍金辐射使黑洞失去质量 ， 失去的物质比其通过其他方式得到的物质更多 ， 因此 ， 黑洞被预测会消散、收缩、然后完全消失 。 比起巨型黑洞 ， 更小的微型黑洞被预测是一个更大的净发射器 ， 也会更快地收缩和消散 。
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寻找黑洞有大量的理论技术可以被用于定位黑洞 ， 因为黑洞不能被直接观测 ， 所以我们必须使用间接的方法来探寻黑洞对其周围环境的影响 。
吸积盘和气体射流例如中子星和白矮星这样的巨大的超密天体可以推动吸积盘和气体射流的形成 ， 人们相信黑洞也会以类似的方式表现 。 我们能看见吸积盘 ， 我们能解释中央恒星 ， 但是它们可以确定在哪里可能值得寻找黑洞 。 非常大的吸积盘和气体射流对于超大质量黑洞的存在来说可能是很好的证据 ， 因为据我们所知 ， 任何足够驱动这些现象的物质一定是黑洞 。
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强烈的辐射排放剧烈的,一次性的伽马射线爆发可能暗示黑洞的诞生 ， 因为天文学家们相信射线脉冲是由巨星的引力坍缩或者中子星的相撞引起的 。 这两类事件都有足够的质量和压力来产生黑洞 。
引力透镜效应光从遥远而明亮的源头发出 ， 一个巨型物体处于该光源和观测者之间 ， 当光在该巨型物体周围发生弯曲时 ， 就形成了引力透镜 。 这个过程是广义相对论的预测之一 。 根据这个理论 ， 质量扭曲时空 ， 创造引力场 ， 因此产生了弯曲的光 。
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黑洞模拟图
图源：NASA
这幅图解释了光是如何从遥远的光源来 ， 并在巨型物体周围发生弯曲的 。 橘色箭头展示了背景源的视位置 。 白色箭头展示了光从光源的真实位置来的路径 。
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来自远方的光如何在巨大物体周围发生弯曲
图源：NASA
在下图中 ， 你可以看见被观测的引力透镜正如哈勃空间望远镜于1689年在星系团艾贝尔中看到的那样 。
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这张图片展示了星系团艾贝尔2218的全面概况和其引力透镜
图源：Wikipedia
围绕可能存在的黑洞轨道运行的天体围绕可能存在的黑洞轨道运行的天体探测了中央天体的引力场 。 以1970年代的发现为例 ， 吸积盘环绕的X射线发射源 ， 是能发射Cygnus X-1的物质 ， 俗称黑洞 。 虽然该物质本身不能为肉眼所见 ， 但X射线是以毫秒级速度在吸积前绕十个太阳质量的黑洞运行的一种高热块状物质 。 X射线光谱显示了轨道上相对论物质的图像 ， 其铁线以大约6.4千电子伏发出 ， 并扩展到红色部分（圆盘向后一侧）和蓝色部分（在更近一侧） 。
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天鹅座X-1源的钱德拉射线光谱
图源：NASA
银河系之心致密尘埃和气体的可视波长阻碍我们看清银河系的中心 ， 但是其他波长 ， 例如射电波长 ， 可以帮助我们可以看穿这些障碍 。 这个星系准确意义上的中心被一个似乎没有轨道运行的强烈的射电源所占据 。 不到十年前 ， 这个叫作“人马座A”（发音A星）的物体被证明是一个巨大的黑洞 。
作者: lonewolfonline
FY: Henin
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