黑洞與白洞課件

1、黑洞與白洞黑洞簡(jiǎn)介 黑洞是一種引力極強(qiáng)的天體，就連光也不能逃脫。當(dāng)恒星的史瓦西半徑小到一定程度時(shí)，就連垂直表面發(fā)射的光都無法逃逸了。這時(shí)恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光無法逃逸，所以我們無法直接觀測(cè)到黑洞。然而，可以通過測(cè)量它對(duì)周圍天體的作用和影響來間接觀測(cè)或推測(cè)到它的存在。黑洞引申義為無法擺脫的境遇。產(chǎn)生 黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程；恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收縮，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)收縮過程立即停止，被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星體，同時(shí)也壓縮了內(nèi)部的空間和時(shí)間。但在黑洞情況下，

2、由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個(gè)密度高到難以想象的物質(zhì)。黑洞之最最小的黑洞最小的黑洞僅是太陽質(zhì)量的3.8倍，其直徑為24公里。盡管這個(gè)黑洞算是小個(gè)頭，但它卻是極具破壞性的“引擎”。它與其它黑洞一樣，從伴星那里偷取氣體，使自己升溫，基于XTE J1650-500黑洞的質(zhì)量，它釋放X射線的強(qiáng)度呈周期性變化。最大的黑洞 宇宙中最大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽的180億倍，它的質(zhì)量相當(dāng)于一顆小型星系。 這個(gè)龐然大物潛伏在OJ287類星體，該類星體距離地球35億光年。2008年，天文學(xué)家通過觀測(cè)一個(gè)較小黑洞(該黑洞的質(zhì)量相當(dāng)于太陽的1億倍

3、)的軌道所受這個(gè)龐然大物黑洞的引力場(chǎng)作用，從而測(cè)量這個(gè)超大黑洞的質(zhì)量。 最年輕的黑洞(距離地球最近的黑洞)科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)的31歲“嬰兒黑洞”是超新星SN 1979C的殘骸物質(zhì)，該超新星位于M100星系，大約距離地球5000萬光年。基于1995年至2007年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，科學(xué)家推斷這個(gè)年輕黑洞的成長(zhǎng)是超新星SN 1979C或者一個(gè)雙星系統(tǒng)提供“營(yíng)養(yǎng)成份”。 旋轉(zhuǎn)最快的黑洞黑洞并不僅僅是在宇宙空間吞噬氣體，如果形成黑洞的恒星處于快速旋轉(zhuǎn)，那么這個(gè)黑洞也會(huì)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。相比靜止?fàn)顟B(tài)的黑洞，旋轉(zhuǎn)黑洞能夠更好地控制環(huán)繞其周圍的宇宙物質(zhì)盤。 這個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的黑洞叫做GRS 1915+105，大約每秒旋轉(zhuǎn)1000次

4、。這幾乎是黑洞旋轉(zhuǎn)的最快速度，這一速度是快速旋轉(zhuǎn)恒星崩潰之前測(cè)定的。 毀滅 當(dāng)黑洞的質(zhì)量越來越小時(shí)，它的溫度會(huì)越來越高。這樣，當(dāng)黑洞損失質(zhì)量時(shí)，它的溫度和發(fā)射率增加，因而它的質(zhì)量損失得更快。這種“霍金輻射”對(duì)大多數(shù)黑洞來說可以忽略不計(jì)，因?yàn)榇蠛诙摧椛涞谋容^慢，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。 白洞想象圖起源爭(zhēng)論 科學(xué)家們普遍認(rèn)為，自從大爆炸以來，我們的宇宙在不斷膨脹，密度在不斷減少。因此，現(xiàn)在正在膨脹著的天體和氣體乃至整個(gè)宇宙，在200多億年以前，是被禁錮在一個(gè)“點(diǎn)”（流出奇點(diǎn)）上，原始大爆炸后，開始向外膨脹，當(dāng)它們沖出“視界”的外面，就成為我們看得見的白洞。 與上述相反的一種觀點(diǎn)認(rèn)為，由于原始大爆炸的不均勻性，一些尚未來得及爆炸的致密核心可能遺留下來，它們被拋出以后仍具有爆炸的趨勢(shì)，不過爆炸的時(shí)間推遲了，這些推遲爆發(fā)的核心“延遲核”就是白洞。 也有人認(rèn)為，白洞可能是黑洞“轉(zhuǎn)化”而來。就是說，當(dāng)黑洞的坍縮到了“極限”，就會(huì)經(jīng)過內(nèi)部某種矛盾運(yùn)動(dòng)質(zhì)變?yōu)榕蛎洜顟B(tài)反坍縮爆炸，這時(shí)它便由向內(nèi)積吸能量，轉(zhuǎn)變?yōu)閺闹行南蛲廨椛淠芰苛恕?最富吸引力的一種觀點(diǎn)認(rèn)為，像宇宙中有正負(fù)粒子一樣，