什么是黑洞（黑洞原理和结构）

黑洞原理和结构？

某一个恒星在准备灭亡它的核心在自身重力作用下迅速收缩崩塌并剧烈爆炸。当核心中的所有物质都变成中子时收缩过程立即停止并被压缩成一个紧凑的恒星这也压缩了内部的空间和时间。

但在黑洞的情况下即使中子之间的斥力也不能被阻挡因为恒星核心的质量太大收缩过程会无限期地进行。中子本身在引力的吸引下被粉碎成粉末留下一种无法想象的致密物质。由于高质量的重力任何靠近它的物体都会被它吸进。黑洞不能被直接观察到但是它们的存在和质量可以被间接地知道它们对其他事物的影响也可以被观察到。利用物体被吸收前的高热和伽马射线所发出的“边缘信息”可以得到黑洞存在的信息。由此推断黑洞的存在也可以通过间接观测恒星或星际云的轨道来获得。

因为黑洞的密度很高根据这个公式可以知道密度=质量/体积。为了使黑洞的密度无穷大使黑洞的质量不变这就意味着黑洞的体积必须无穷小才能成为黑洞。黑洞是一些恒星“灭亡”后形成的死星。它们有很大的质量和很小的体积。向TA提问

黑洞的结构很简单：一个视界包围着一个奇点。应该注意的是：尽管人们经常把视界称为“黑洞的表面”其实在这个“表面”上并不存在任何有形的东西。

球状的施瓦西黑洞既不自转也不带电荷是最简单的黑洞。

最复杂的黑洞是既有质量又带电荷同时还在自转的黑洞。因为极其强大的引力把黑洞的一切细节都摧垮了所以远方的观察者最多只能探测到黑洞的三个物理量即质量、电荷和表明黑洞自转快慢的角动量。科学家把这种情况称为“黑洞无毛”意思是说黑洞没有任何繁琐、复杂的细节。

黑洞到底是什么？是物质还是虚拟的？

黑洞到底是什么？黑洞是由广义相对论方程预测的理论实体是物质不是虚拟的。当一颗质量足够恒星发生引力坍塌时黑洞就会形成其大部分或所有质量被压缩成足够小的空间区域造成该点的无限时空曲率该点称之为"奇点"。如此大规模的时空曲率不允许任何东西、甚至光从事件视界逃脱。

黑洞从未被直接观测过尽管对黑洞效应的预测与观测结果相符。有一些替代理论如磁层永久折叠物体（MECO）来解释这些观测其中大多数避免在黑洞中心的时空奇点但绝大多数物理学家认为黑洞的解释是正在发生的最有可能的物理表现。

相对论前的黑洞

在17世纪有人提出一个超大质量的物体可以吸引光进入它。牛顿光学是光的一个物质理论把光当作粒子。

约翰·米歇尔在1784年发表了一篇论文预言半径为太阳半径500倍的物体（但密度相同）在其表面具有光速的逃逸速度因此是不可见的。然而随着光波理论的出现在20世纪人们逐渐对该理论失去了兴趣。

当在现代物理学中很少被引用时这些理论实体被称为"暗星"以区别于真正的黑洞。

相对论的黑洞

在爱因斯坦于1916年出版广义相对论的几个月内物理学家卡尔·施瓦茨柴尔德提出了一个求解爱因斯坦球质量方程（称为施瓦茨柴尔德度量）的方法结果出人意料。

表示半径的术语具有令人不安的特征。似乎对于一定的半径该术语的分母将变为零这将导致该术语在数学上"爆炸"。此半径称为施瓦茨子半径 Rs定义为：

Rs = 2 GM/c^ 2

G是引力常数M是质量c是光速。

由于施瓦茨柴尔德的作品对理解黑洞至关重要因此施瓦茨柴尔德这个名字翻译为"黑盾"是一个奇怪的巧合。

黑洞属性

其整个质量M位于Rs内的物体被认为是一个黑洞。事件视界是给Rs的名字因为从这个半径黑洞引力的逃逸速度是光速。黑洞通过引力吸引质量所有这些质量都不能从黑洞中逃脱。

黑洞通常用物体或质量"落入"它来解释。

Y 观察 X 落入黑洞：

Y 观察 X 理想化的时钟减慢当 X 掉进事件视界中时时间冻结Y 观察来自 X 红移的光在事件视界 处达到无穷大（因此 X 变得不可见 - 然而不知何故我们仍然可以看到它们的时钟。）。在理论上X感知到明显的变化尽管一旦穿过事件视界X就不可能从黑洞的引力中逃脱。

黑洞理论的发展

在20世纪20年代物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡推断任何质量超过1.44太阳质量（查德拉塞哈尔极限）的恒星都必须在广义相对论下坍塌。物理学家阿瑟·艾丁顿认为某些质量产可以防止坍塌。以他们的理论方式两者都是正确。

罗伯特·奥本海默在1939年预言一颗超大质量的恒星可能会坍塌从而在自然界中形成一颗"冰冻恒星"而不仅仅是数学上性质。崩塌似乎会减慢实际上在跨越事件视界的时间内冻结。恒星发出额光在事件视界处一次严重的红移。

不幸的是许多物理学家认为这只是施瓦茨柴尔德度量的高度对称性的一个特征认为在自然界中这种崩溃实际上不会由于不对称而发生。

直到1967年——在发现事件视界将近50年之后——物理学家斯蒂芬·霍金和罗杰·彭罗斯才表明黑洞不仅是广义相对论的直接结果而且无法阻止这种崩溃。脉冲星的发现支持这一理论不久之后物理学家约翰·惠勒在1967年12月29日的演讲中为这一现象创造了"黑洞"一词。

随后的工作包括发现霍金辐射黑洞可以发射辐射。

黑洞推测

黑洞是一个吸引理论家和实验者谁想要挑战的领域。今天几乎普遍一致认为黑洞存在尽管它们的确切性质仍然受到质疑。一些人认为落入黑洞的物质可能会重新出现在宇宙的其他地方比如通过虫洞。

黑洞理论的一个重要补充是霍金辐射理论由英国物理学家斯蒂芬·霍金于1974年创立。

黑洞究竟是什么？拍摄它很难吗？黑洞真的吞噬物体吗？

非常感谢“九月晴天”对老哥的信任和邀请突然出来一个帅哥邀请答题还真有点不适应啊哈哈哈~。

为了便于各位小伙伴的理解建立一个全方位的视觉想象空间发一张老郭刚刚手绘还带着热乎气的黑洞结构图片。

黑洞究竟是什么？超大质量、超小体积、超级密度。目前理论上只能给出这个答案。

1、你可以把这个东西看做是一个核那么咱们这次拍摄M87黑洞提到的视界是个什么鬼呢？其实那是拍到的这个核外的部分这是核外引力与我们现实物质世界进行信息交换的一个边界边界里面的东西出不来。就是这么个情况。

2、那么从这个边界到核的位置是个什么情况呢？二向箔。你没看错就是进入到视界之内所有的物质都会因为空间塌缩成二维的球面而解体。视界表面到黑洞核心的径向方向是时间流动的方向所以这如何有物质能逃得出来呢？

3、黑洞不是静止的它在高速的旋转着。所以视界之内我们将看到的是一个高度扭曲的层叠的二维类球面空间产生着剧烈的空间波动。

拍摄它很难吗？难啊10个角秒的视距相当于人类在地球上用肉眼去看月球上的一颗葡萄。

到哪找那么大的相机？在什么波段拍？怎么防抖？要知道我这边抖一抖那边的被摄M87黑洞早不知道跑出视野多远了就连让这个相机对准它都是个大问题。如何成像？大气扰动怎么去掉？地球表面的弯曲效应如何抵消？海量数据每秒32G的量如何去计算？不说了对于老郭这种能力不足水平还不高的老家伙想多了容易精神分裂。

黑洞真的吞噬物体物体吗？那必须滴有啥吃啥来者不拒质量越大的黑洞能吐出来的东西就越少。基本上就是这么个情况。

#这很科学#

#我来科普#

#黑洞照片#