黑洞是怎样形成的?

黑洞是怎样形成的?
黑洞是怎样形成的?

黑洞是怎样形成的?
黑洞
black hole
广义相对论所预言的一种天体.一个质量比太阳大8倍以上的恒星,一般经过超新星爆发留下超过二、三个太阳质量的核,将没有任何力能阻止它继续坍缩.当它的半径小于引力半径rg＝2GM／c2（G为万有引力常数,c为光速,M为天体的质量）时,没有任何物质或辐射能够逃逸出来,成为黑洞.黑洞的性质由三个参量来表征,即质量M、角动量J和电荷Q.当J＝Q＝0时,它是球对称的史瓦西黑洞；当Q＝0时,则为轴对称的克尔黑洞.黑洞的性质决定了探测黑洞的困难性.如果向黑洞下落的气体具有较大的角动量,则应绕着黑洞在轨道上旋转,形成一个气盘.气盘中相邻层之间因气体的粘滞性引起的摩擦产生了热能,理论计算表明,气盘应具有很高温度,在X射线波段产生辐射.另一方面,黑洞的质量应大于中子星的质量上限,能够精确确定质量的是双星系统.因此,最有希望找到黑洞的是大质量X射线双星,尤其是天鹅座X-1.这是一个X射线变源,它有一个光学对应体,从这个9等超巨星的光谱得到视向速度的周期性变化,暗示一个不可见伴星的存在.进一步算出它的质量大于4太阳质量,很可能是8太阳质量,大于中子星的上限2～3太阳质量；另一个有希望的黑洞候选者是大麦哲伦云X-3,它也是一个X射线双星,其中不可见天体的质量也是8太阳质量.
黑洞的形成
中新网1月24日电以色列和美国的两位天体物理学家在23日出版的英国《自然》杂志上宣布,他们首次发现了类星体周围暗物质晕存在的证据,这将有助于解释类星体的一些特征和形成过程
黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,在其强大的引力下,连光也无法逃逸.黑洞有大小之分,天文学家们通常将质量相当于太阳3．5倍至15倍的黑洞称为恒星级黑洞,这类黑洞据认为在大质量恒星垂死之际的猛烈超新星爆发中诞生.
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.
类星体是宇宙中最遥远、最明亮的天体,有的类星体释放出的能量超过1000个普通星系所释放能量的总和.对于类星体的本质,天文学家曾有过许多设想.目前比较流行的解释是,类星体是剧烈活动的星系核心,在那里存在着质量可能超过10亿颗恒星的超巨型中央黑洞,正在吞食周围的气体尘云.
但这个解释存在一定问题,类星体是非常遥远亦即非常古老的天体,有的类星体在百亿光年以外,它们的年龄必定超过一百亿年,否则其光芒便不可能到达地球.这意味着,一些类星体在宇宙大爆炸之后不到几十亿甚至十亿年就诞生了,这么短的时间不足以使星系和超巨型黑洞在原初气体尘云中诞生.
法国和阿根廷天文学家宣布,他们利用“哈勃”太空望远镜在银河系内观测到一个“逃跑”中的黑洞,为黑洞形成与超新星爆发之间的相关性提供了新的有力证据.
这个黑洞代号为“GRO J1655－40”,它似乎没有闲庭信步的情绪,而是像出膛的炮弹一样在飞奔,时速达到40万公里,相当于邻近恒星运动速度的5倍.
一些科学家利用暗物质来解决这个问题,他们认为星系不仅包含我们能观察到的物质,还包括大量无法看到的物质.目前人们尚不清楚暗物质究竟是什么,但它的引力作用对于星系的稳定存在很重要.如果类星体及其宿主星系周围存在暗物质晕,就可以解释为什么类星体出现得如此之快.
他们认为,作为超巨型黑洞的类星体吞食周围气体时,会与暗物质晕的边缘相撞,产生激波.撞击使气体迅速加热,气体中不带电的原子分解成为带电离子.类星体发出的光本来有一些会被气体吸收,只不过气体在离子化之后就变得透明了.类星体与暗物质晕撞击导致气体突然变得透明,会在类星体的光谱特征中反映出来.科学家表示,他们分析了两个遥远类星体的光谱之后,发现了理论所预示的这种变化.他们还据此估计出了有关暗物质晕和黑洞的大小.