宇宙之谜——黑洞, 谁能解释一下?

Question

如题.

Answer 1

晴朗的夜晚人们遥望星空，那些亮晶晶的小星星看起来没有什么个性，它们存在的唯一证明只是它们的明亮。然而还有不发出亮光的星体，它们的意义更为重大。美国字航局曾经发射了高能的天文观测系统，研究太空中看不见的光线。在发回的x射线宇宙照片中，最惊人的一幕是那些从前认为〝消失〞了的星体依旧放出强烈的宇宙射线，远甚于太阳这样的恒星体。这征明了长久以来一个怪异的设想：宇宙中存在着看不见的〝黑洞〞。
黑洞的性质不能用常理的观念思考，但是它的原理中学生都能接受。黑洞形成的必要条件就是：一个巨大的物体，集申在一个极小的范围。晚期的恒星恰巧具备了这样的条件。当恒星能量衰竭时，高温的火焰不能抵消自身的重力，逐渐向内聚合，原子收缩──牛顿法则起作用了：恒星进入白矮星阶段，体积变小，亮度惊人。白矮星进一步内聚，最后突变城一个点，整个过程不到1秒。在我们看来恒星消失了，一个黑洞诞生了。
一个像太阳这样大的恒星自身引力如此之大，可能最终收缩成一个高尔夫球，甚至〝什么都没有〞。由于无限大的密度，崩坍了星体具有不可思议的引力，附近的物质可能被吸进去，甚至光线都不能逃脱──这是看不见它的原因。这个深不可测的洞，就被称为〝黑洞〞。科学家相信大多数星系的中心都有黑洞，包括我们身在其中的银河系。根据相对论，９0％的宇宙都消失在黑洞里。所以一种令人吃惊的说法是:〝无限的黑洞乃是宇宙的本身〞。
黑洞里面有什么?只能从理论上推测。假如一位勇敢的人驾驶飞船奔向黑洞，他感觉到的第一件事就是无情的引力。从窗口望出去是周围星光衬托下一个平底锅似的圆盘，走得更近了，远方似乎宽广的〝地平线〞发出x光，包围着深不可测的黑洞。光线在附近扭曲，形成一个光环。这时宇宙员要返航已来不及了，双脚引着他向黑洞中心飞去，头和脚之间巨大的引力差使他如同坐在刑具台上，远在〝地平线〞以外3000英里，引力就把他撕碎了。
那么，怎么才能在无际的太空中发现黑洞呢？天文学家利用光学望远镜和x射线观察装置密切地注视着几十个〝双子〞星座，它们的特别之处在于两个恒星大小相等，谁都不想俘获谁，因而互为轨道运转。如果其中一颗星发生不规则的轨道变化，亮度降低或消失，有可能就是因为附近产生了黑洞。
人类为探索黑洞付出了不懈努力。最为成功的一次是在肯尼亚发射的第一颗x射线卫星观测系统，被称作〝乌胡鲁〞，这个装置在发射后运行3个月就感到天鹅星座的异常。天鹅座x──1星发出的〝无线电波〞使得人们可以准确地测定它的位置。x──1星比太阳大20倍，离地球8000光年。研究表明这颗亮星的轨道发生了改变，原因在于它的看不见的邻居──1个有太阳5至10倍大的黑洞，围绕x──1旋转的周期是5天，它们之间的距离是1300万英里。这是人类确定的最早一颗黑洞体。
自从哥白尼和伽利略以来，还没有一个关于宇宙的理论具有如此的革命性。黑洞的普遍性一旦证实，那么〝宇宙不仅比我们想象的神秘，而且比我们所能想象的还要神秘〞。我们知道字宙处于不断的扩张中，这是〝宇宙核〞初期爆炸的结果，宇宙核乃是一切物质的来源。当那里的物质越来越稀薄时，宇宙是否停止扩张？天体的巨大引力是否最终引起宇宙收缩？相对论回答：〝是的。黑洞的存在部分地证实了它的预言。即使宇宙不会消失在一个黑洞中，也可能会消失在几百万个黑洞中。〞另外，彻底揭开黑洞之谜，还意味着给予有关人类终极命运的思索的一个明确的答案。

Answer 2

黑洞是一个时空的黑暗区，由一些质量颇大的星体经重力塌缩后，所剩余的东西就成了黑洞。它的基本特徵是有一个封闭的视界，这视界就是黑洞的边界，一切外来的物质和辐射可以进入这视界以内，但视界内任何物质都不能从里面跑出来。我们可用一句”有入无出”来形容它。

黑洞产生之谜:

当一颗质量相当大的星体之核能耗尽(超新星爆发)后，残骸质量比太阳质量高3倍的恒星核心会演化成黑洞（若中子星有伴星，而中子星吸收足够伴星的物质，也能演化成黑洞)。在黑洞内，没有任何向外力能维持与重力平衡，因此，核心会一直塌缩下去，形成黑洞。

当物质掉进了事界，纵使以光速计算，也不能再走出来。

爱因斯坦以几何角度把黑洞解释为空间扭曲的洞，物质随空间而行，如果空间本身就是洞，是没有物质可逃出的。

黑洞分为四种：

恒星演化出来的黑洞、原始黑洞、重量级黑洞和研究中的中量级黑洞。

黑洞也有界限:

当一个黑洞形成后，所有物质都会向中心塌缩成一个非常细小的质点，称为奇点，黑洞的表面层称为「事件穹界」。

而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去，它的逃离速度便要大於光速。

但根据狭义相对论，光速是速度的极限，因此，一切物质到了事件穹界便扯向中心的奇点，永不能逃出来。

黑洞是看不见的:

黑洞是个因为重力太强以致连速度最快的光也无法脱离的天体。黑洞周围的时空也受到重力的影响而扭曲，产生了一个"事地平面"，任何物质只要被它吞噬就再也逃脱不出这范围，它的半径称为"重力半径"。由於连光也无法脱离，所以无法看到事象平面之内侧。

黑洞之发现:

於1990年4月27日，哈勃太空望远镜 Hubble Space Telescope的启用，为人类探索太空揭开了新的一页，虽然在制造时出了错误，使影像大打折扣，可是仍对天文学有莫大的贡献。

近来，人类对一直只是存在於理论范畴内的黑洞，已透过哈勃太空望远镜，有了进一步的证据。於仙女座大星系M31附近的M32发现了一个质量大於太阳三百万倍的黑洞。M32是在我们的银河系附近，距离地球2.3百万光年的星系。它是人类所知密度最高的星系，於直径只有一千光年的范围内（我们的银行河系直径约十万光年），包含了四百万颗星，中心和密度是我们的银河系100个一百万倍左右。假设你生活於M32中心的行星上，你会见到一个密布星光的夜光，光度比一百倍满月还要亮。科学家是由星星於该星系的活动，及其中心密度而推测的。此星系内之星星移动速度较其它一般星系每秒快了100公里。

Answer 3

■【黑洞简介】
广义相对论预言的一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个称为“视界”的封闭边界，黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量，当然，这是最后的星核质量，而不是恒星在主序时期的质量。除了这种恒星级黑洞，也有其他来源的黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期，而所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。（参考：《宇宙新视野》）
黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即＂事件视界（视界）＂．据猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的，质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的．（有关参考：《时间简史》——霍金 著）
■物理学观点的解释
　黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说，以第二宇宙速度（11.2km/s）来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以连光都跑不出来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何东西，只是黑色一片。

Answer 4

因为宇宙无边