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这是基于一位网友提出的问题给以的回答。有图有真相如下:
黑洞是一个科学事物,不是凭空想象胡乱推测的。
相反倒是这位题主大神在那里凭空想象,完全凭着吃喝拉撒的生活逻辑来异想天开。
现在科学家们对黑洞的探测和描述都是有严密的理论依据的,这些理论经历了100多年的丰富、发展和检验。
爱因斯坦是黑洞存在的最早理论预言者,这个理论就是引力场方程。
爱因斯坦的引力场方程很复杂,这里就不展开来说,大家可以看下面图片了解。
1916年,爱因斯坦广义相对论发表,场方程是其中的核心数学表达式。
这个方程史无前例的把时间、空间、物质、运动这四个自然界存在的物理量联系起来,方程的左边表达时空弯曲情况,右边表达物质及其运动。
美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒把这个方程描述为:物质告诉时空怎么弯曲,时空告诉物质怎么运动。
爱因斯坦引力场方程发展和修正了万有引力理论。
场方程揭示了牛顿发现的万有引力,本质是质量运动引起的时空弯曲,而万有引力是时空弯曲的表现现象。
任何有质量的物体都会对自己周边的时空造成扭曲,质量越大扭曲就越厉害,这种扭曲的量度就是时空曲率。
但一个物体质量很大而体积非常小时,时空曲率就会变得很极端。
爱因斯坦的广义相对论发表不久,德国天文学家、物理学家卡尔·史瓦西就根据爱因斯坦场方程得到了一个真空解。
这个解的内涵就是:如果一个静态球对称的天体实际半径小于自己质量的临界半径,其周围就会产生奇异现象,即存在一个“视界”,任何物质进入了这个界面,都无法逃脱,连光也不例外。
人们把这个临界半径称为史瓦西半径。
计算史瓦西半径的公式为:R=2GM/C?
其中R为史瓦西半径值,G为引力常数(6.67x10^-11N·m?/kg?),M为天体质量,C为光速。
我们可以看到,这个公式里面有一个光速平方,意指时空曲率大到光都无法逃脱的天体。
1969年,惠勒在一次会议上把这种天体称为“黑洞”,从此“黑洞”这个名词风靡全球。
根据史瓦西半径公式计算,太阳这种质量的天体史瓦西半径为2952米,地球史瓦西半径约9毫米。
但根据奥本海默极限理论,小于太阳质量3倍的恒星尸骸只能成为一个中子星 ,宇宙黑洞必须大于太阳质量的3倍。
当然,一些理论认为,宇宙大爆炸初期有许多微型黑洞,但迄今没有发现这种黑洞存在,也没有确切的证据。
人们孜孜以求的寻找了黑洞数十年,终于找到了。
自从爱因斯坦广义相对论问世以来,更明确的说从史瓦西半径理论提出以来,黑洞就被预言存在,人们一直希望在宇宙中发现它们的存在。
上世纪上半页,科学家们发现了白矮星和中子星,钱德拉塞卡和奥本海默分别计算出了这两种天体的质量极限。
白矮星的质量极限为1.44倍太阳质量,超过这个质量就会坍缩成一个中子星,人们把它叫做“钱德拉塞卡极限”;而中子星不得超过太阳质量的3.2倍,超过这个极限就会坍缩成一个黑洞,人们把它叫做奥本海默极限。
上世纪六十年代,人们发现了一个运行轨迹较为奇怪的天体天鹅座X-1,这是一颗相当太阳质量20~40倍的蓝巨星,它围绕着一个看不见的“伴星”旋转,那里有强烈的X射线辐射,而这个看不见的伴星质量远远超过了奥本海默极限。
人们怀疑这是不是就是传说中的黑洞?
但由于没有更多证据,人们无法肯定这就是一颗黑洞。一直到了上世纪七十年代,有了越来越多X射线证据,只有一颗能够将天体气体加热到几百万度的伴星,才能够发出这种X射线,由此天文学家们认为这是一颗黑洞。
后来通过发射的卫星和大型望远镜发现了这颗伴星稀薄的吸积盘,测量了吸积盘的内径,从而计算出这颗伴星质量约太阳10倍。
天鹅座X-1被认为是人类发现的第一个黑洞。
以后发现的黑洞越来越多,每个星系中心几乎都有一个大质量黑洞。
如我们银河系中心人马座A*黑洞,质量是太阳的400万倍;仙女座中心黑洞质量约太阳的1亿倍。
第一张黑洞照片,是用相当地球直径的射电望远镜阵列拍摄的。
2019年4月10日,人类终于拍摄到了第一张黑洞照片,这张动用了全球数百位科学家,几十个研究机构,通过一个口径相当于地球直径的射电望远镜阵列拍摄得到的照片,数据就有7PB。
这是什么概念,1PB=1024TB,1TB=1024GB,也就是说这张照片需要处理数据量达到700万GB,存储这些数据的硬盘就有几千个。
可以说,这是人类迄今为止信息量最大的一张照片。冲洗这张照片花了两年时间,实际上就是解析处理这庞大的数据。
这张照片反映的是距离我们5500万光年的M87星系中心黑洞,其质量是太阳的65亿倍。
现在人类发现的最大黑洞是TON618类星体中心黑洞,质量为太阳的660亿倍。
人类是怎样观测到黑洞的?
黑洞本来是看不见的,由于其具有视界,就是史瓦西半径的球面界面上,被吸积的物质会发出可见光和迸发出强大的射线能量。
而且其质量、角动量、电荷等物理量,会对周边空间造成引力摄动等影响,会形成吸积盘,搅动出巨大的高能射线,所以会被人类观测到。根据这些观测数据,就能够计算出它的质量等基本情况。
有关黑洞理论经过爱因斯坦、史瓦西、钱德拉塞卡、奥本海默、惠勒、史蒂芬霍金等一大批科学家的研究论证,已经越来越丰富和成熟,得到科学界的共识。因此,黑洞的物理特性怎么只是推测呢?什么没有质量,是个通道等说法都是毫无根据的瞎扯。
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原文地址:今日头条 |
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