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黑洞2021/6/7 10:36:14 |
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导语：黑洞是一种很特别的天体，任何物体只要靠近黑洞便会如同跌入万丈深渊中。将你撕得粉身碎骨，如同蒸发了一般不翼而飞。那么有不少人疑惑黑洞会永远存在吗?对此 “霍金辐射”理论表明，黑洞逐渐萎缩甚至消失。研究人员将霍金辐射理论进行研究得出相关结论。感兴趣的朋友不妨阅读以下关于黑洞的资讯吧。
40年多前，英国著名物理学家史蒂芬-霍金提出了所谓的“霍金辐射”理论，即黑洞因为辐射而逐渐萎缩变小直至消失。
“霍金辐射”理论认为：黑洞不会永远存在，没有完全黑暗
长期以来，科学家们一直认为，当一个黑洞死亡时，其内部的一切事物也都将随之消亡。“霍金辐射”理论认为，黑洞应该有能力产生热量并释放亚原子粒子，直到它们能量完全耗尽，这一过程就是所谓的“霍金辐射”。霍金还指出，黑洞并不是完全黑暗的，它们也不会永远存在。
在1974年的声明中，霍金解释了黑洞周围的强大引力场是如何对粒子与反粒子之间配对的形成产生影响的，就像量子理论中真空中时时发生的情形那样。如果粒子恰好形成于黑洞表面外侧，那么粒子对中正粒子就有可能逃离。在观测中，它们可能是以热辐射的形式从黑洞发射出来。同时，反粒子则跌入黑洞之中。通过这种方式，黑洞逐渐损失质量。
计算机模拟实验：黑洞会逐渐萎缩
去年，以色列理工学院物理学家杰夫-斯坦豪尔在实验室中再造了黑洞环境，用于研究粒子在黑洞边界的行为。这个边界其实就相当于黑洞表面。在实验中，斯坦豪尔发现形成声波的能量确实会从黑洞中泄露出来。这与霍金的预言相一致。近期，美国密歇根州立大学天文与物理学家克里斯-阿达米带领研究团队提出了一项新理论。根据这种新理论，他们可以对黑洞相当长的生命周期进行深入研究。研究人员认为，黑洞表面后方的各种信息及所有事物都不是立即消失，而是在黑洞蒸发的后期慢慢泄露出去。他们将霍金辐射理论与数学工具及高性能计算机结合起来创建一个模型，用于显示各种信息进出黑洞时的情形。
“霍金辐射”理论认为，黑洞应该有能力产生热量并释放亚原子粒子，直到它们能量完全耗尽，这一过程就是所谓的“霍金辐射”。
模拟与计算结果表明，一切都慢慢消失了。这一现象违背了物理学定律，许多关于黑洞蒸发的矛盾现象无法得以解释。阿达米表示，“这一问题从来没有得到解决，因为霍金的计算结果无法验证霍金辐射的效果。物理学家假设，随着霍金辐射带走黑洞所有的质量，黑洞会逐渐萎缩。但是，没有人能够通过数学计算来验证这一理论。”
黑洞与“霍金辐射”之间是相互的
长期以来，人们一直认为当黑洞萎缩到最小化时，其内部的一切事物都将消亡，因此所有的量子信息不可能隐藏于黑洞表面之后。阿达米等人的研究成果对这一传统观点提出了挑战。但是，阿达米和斯坦豪尔等人没有提出量子引力理论，他们只是采用霍金的理论。这样，他们就可以全面理解黑洞究竟是如何与霍金辐射交互的。
阿达米解释说，“为了完成这项计算，我们不得不猜测黑洞是如何与自己周围的霍金辐射场交互的。这是因为目前还没有能够解释这种交互行为的量子引力理论。然而，实验证明我们做出了一个很好的猜测，因为在固定、不可变的黑洞界限中我们的模型与霍金理论相一致。”阿达米研究团队成员、渥太华大学科学家卡米尔-布拉德勒表示，“当然，我们的模型仅仅是一个模型。但是，我们能够证明黑洞与霍金辐射之间的任何量子交互都非常有可能与我们的模型具有同样的属性。”
黑洞有寿命，质量越大的寿命越长，因为随着吸积质量的增加，它的引力会变小，但是无论大小黑洞都会死亡。因为黑洞吞噬物质的同时，也在不断向外辐射，这样以损失其质量做为代价，并且它蒸发得越多，奇点的质量就损失越快温度也会越高，温度越高，它辐射就越强。
小黑洞由于质量小，当它吸积的物质换算成能量总是小于它辐射的能量时，这时候温度会越来越高，质量会急剧减少，奇点的质量和它的引力不足以对抗辐射时，便发生黑洞爆发，以前吞噬过的物质以粒子的形式被抛向宇宙，黑洞也就寿终正寝。而质量大的黑洞比如星系黑洞，由于它蒸发得非常缓慢，所以寿命会非常地长。
黑洞是现代广义相对论中，存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速。故而，“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
1916年，德国天文学家卡尔史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解，这个解表明，如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值，其周围会产生奇异的现象，即存在一个界面——“视界”，一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径，这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰阿奇博尔德惠勒命名为“黑洞”。
导语：多年以来，天文学家一直争论不休，第一代超大质量黑洞究竟是怎样如此快速(相对而言)地在宇宙中出现的。而据NASA消息，最近一个意大利科研小组在早期宇宙中识别出了两个非常特殊的天体，它们可能和早期超大质量黑洞的诞生有关。宇宙的“黑洞种子”首次被发现!天文学家已经找到迄今最佳的早期宇宙中黑洞种子的证据，其质量为太阳10万倍，有望协助揭开超级黑洞的成因之谜。
空间天文台锁定超大黑洞种子
据报道，意大利国家天文台和比萨高等师范学校的研究者使用哈勃、钱德拉及斯皮策3种望远镜获取的数据，才辨别出了这些潜在的黑洞种子。换言之，研究者发现大黑洞可直接因为气体云的碰撞而形成。之后这种黑洞像种子一样，逐渐长大成为超级巨大的黑洞。
领导研究的比萨高等师范学校教授帕斯库奇说：“我们找到了证据表明，超大质量黑洞的种子能够直接由巨型气体云坍缩而成，不需要任何中间步骤。这项发现若得到证实，就能解释这些怪兽级黑洞的诞生过程。”有关研究将发表于《英国皇家天文学会月报》，但科学家表示，现阶段的研究仅为初步探讨，尚未得到明确结论。
一项新的研究表明，这些黑洞很可能是在宇宙早期由超大气体云直接坍缩形成的，不需要经过先形成恒星再等恒星爆炸的中间过程
对于早期宇宙中的超大质量黑洞的形成，现今存在着两大理论。其一认为，它们是从百倍于太阳质量的恒星所形成的黑洞基础上成长起来的。这样的黑洞种子通过与其它黑洞融合，和吸取周围气体逐渐变大。但是，黑洞以这种方式成长速度不够快，不足以解释为什么在宇宙仅有十亿岁时，就已经出现了超大质量黑洞。
此次新发现，则支持了另一种推测。也就是说，大质量气体云可以直接坍缩为最早的大质量黑洞，形成这些质量为太阳10万倍的黑洞种子。黑洞若以这种方式成长，那就是跳跃式的，变大要快很多。也就是说，这些黑洞很可能在一开始形成的时候就很大，然后再以正常的速度生长;而不是一开始很小，再以非常快的速度生长。
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讯，一提到黑洞，想必大家都毛骨悚然。近日，有科学家团队探测到了两个黑洞碰撞产生的引力波信号，之后在2017年又宣布首次探测到两个中子星并合产生的引力波信号。据了解，引力波是爱因斯坦在1916年根据广义相对论所预言的一种神秘现象。
发现引力波是意义非凡的，这不仅又一次验证了爱因斯坦的广义相对论，还可能开启人类引力波天文学的新时代。引力波是发现了，但还有一个基本的问题等待解答——产生引力波的两个黑洞是如何发生碰撞与合并的呢?
两个黑洞要发生碰撞与合并，显然它们之间的距离要非常近。据估计，这个距离或许只有五分之一个天文单位(地球到太阳的平均距离)。要明白，这些黑洞的前身是大质量恒星，它们最终演化成两个黑洞并合二为一必然是一个匪夷所思的过程。
2015年，LIGO团队宣布他们首次探测到了两个黑洞碰撞产生的引力波信号，之后在2017年又宣布首次探测到两个中子星并合产生的引力波信号。这一次，在北京时间8月15日，LIGO团队宣布再次探测到一组引力波信号，并认为这次可能是由黑洞和中子星之间的碰撞产生的。
广义相对论预言了时空的涟漪——引力波的存在，但如果量子理论是正确的，那么引力波也应当表现出波粒二象性。到目前为止，科学家对于引力波的探测都只局限在其“波”的特性，组成引力波的粒子——引力子真实存在吗?我们要如何探测探测引力波的“粒子”特性呢?
2016年2月，LIGO发表了一项声明，彻底改变了人们对宇宙的图像：在10多亿光年之外，两颗质量分别为36和29个太阳质量的巨大黑洞相互旋进并合。这次并合事件的结果是产生了一个62个太阳质量的黑洞，根据爱因斯坦质能方程E = mc2，剩下的3个太阳质量转化为纯粹的能量，以引力波的形式在整个宇宙中荡漾。
自那之后，LIGO探测到的引力波信号数量已经上升到两位数，引力波如今也已经极大地加深了我们对宇宙的认识。然而，所有这些仍然只是根据广义相对论这一经典的引力理论得出的关于宇宙的信息。如果量子物理学是正确的，那么即便是对于引力波，波粒二象性也是真实存在的。接下来我们讨论这到底意味着什么。
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讯，近期，中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队发现迄今最大恒星级黑洞，这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限。据了解，黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。而恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的。
北京时间2019年11月28日凌晨，国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)，研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞，并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。
黑洞是一种本身不发光的神秘天体。任何物质，包括光也无法从它身边逃离。根据质量的不同，黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。这其中，恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的，是宇宙中广泛存在的“居民”。理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞，但迄今为止，天文学家仅在银河系发现了约20颗恒星级黑洞——而且都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的、质量均小于20倍太阳质量的黑洞。
2016年秋季开始，国家天文台领导的研究团队利用LAMOST开展双星课题研究，历时两年监测了一个小天区内3000多颗恒星。结果发现，在一个X射线辐射宁静的双星系统(LB-1)中，一颗8倍太阳质量的蓝色恒星，围绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。不同寻常的光谱特征表明，那个“看不见的天体”极有可能是一颗黑洞。
研究人员随即进行了“确认”：他们通过西班牙10.4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜，进一步确认了LB-1的光谱性质，计算出该黑洞的质量大约是太阳的70倍。值得一提的是，在两年之久的监测时间里，LAMOST共为这项研究做了26次观测，累积曝光时间约40个小时。刘继峰表示，如果利用一架普通四米口径望远镜来寻找这样一颗黑洞，同样的几率下，则需要40年的时间——这充分体现出LAMOST超高的观测效率。
目前恒星演化理论预言在太阳金属丰度下只能形成最大为25倍太阳质量的黑洞。这颗新发现黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”。美国激光干涉引力波天文台(LIGO)从2015年起，通过探测引力波的方法发现了数十倍太阳质量的黑洞;2017年，雷纳韦斯、基普索恩和巴里巴里什因在LIGO的建造和引力波探测方面的贡献被授予诺贝尔物理学奖。LIGO台长大卫雷茨评论，“在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞，将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。这一非凡的成果，将与过去四年里美国激光干涉引力波天文台(LIGO)及欧洲室女座引力波天文台(Virgo)探测到的双黑洞并合事件一起，推动黑洞天体物理研究的复兴”。接下来，利用LAMOST极高的观测效率，天文学家有望发现一大批“深藏不露”的黑洞,开创批量发现黑洞的新纪元。
这项工作是基于LAMOST(中国兴隆)、加纳利大望远镜(西班牙加纳利群岛)、凯克望远镜(美国夏威夷)和钱德拉X射线天文台(美国)的观测数据完成的。本研究共包括55位作者，来自中国、美国、西班牙、澳大利亚、意大利、波兰和荷兰7个国家28家单位。
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导语：黑洞我们应该有所耳闻，黑洞是任何物质都不可抵抗的天体。一旦被吸附将会瞬间灰飞烟灭。那么虫洞是什么呢?大概是被定义为连接两个不同时空的狭窄隧道。最新研究表明，超大质量黑洞增加少量的暗物质，这会产生宇宙中最奇怪的物体之一虫洞。宇宙虫洞还可穿越时空呢。想了解虫洞是什么?以及虫洞和宇宙的关系不妨了解一下描述吧。
虫洞是什么：“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。
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虫洞是连结两个遥远时空的多维空间隧道，就像是大海里面的漩涡，是无处不在但转瞬即逝的。这些时空漩涡是由星体旋转和引力作用共同造成的。这是一个空间想象的概念。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。为了与其他种类的虫洞进行区分，一般通俗所称“虫洞”应被称为“时空洞”。
宇宙充满虫洞?超大质量黑洞可形成时空隧道
据国外媒体报道，暗物质是宇宙中最难以捉摸的成分之一，科学家们试图找到最新的证据来匹配空间数学模型。然而到目前为止人类仍无法直接看到或探测到它的踪迹，物理学家相信神秘物质填补了宇宙大量的虚空区域，而像行星、恒星这一类物质组成了这个“东西”。但一篇新的研究表示向超大质量黑洞增加少量的暗物质会产生宇宙中最奇怪的物体之一——虫洞。虫洞是虚幻小说里的内容，理论家把它们描述为一个穿越时空的隧道，其可以连接宇宙中的两个遥远的时空。
虫洞不像黑洞，理论上可以是单向或双向，都可以导致物质从宇宙的一个区域喷到另一个区域。因为超大质量黑洞的奇异，虫洞会是宇宙无限弯曲的一个点。由于反物质的负密度，它将使轴子被磁场“转变”，对周围的星系产生巨大的影响。Dimopoulos博士表示如果暗物质是轴子的，可见先进的文明可以产生人造的螺旋磁场，有相应的特性来改变局部暗物质的性质，并或许可以产生虫洞。这可能成为实现星际旅行或时空旅行的方式。
物理学家最新研究可能揭晓了太空虫洞形成的秘密，环绕超大质量黑洞周围的暗物质可能形成穿越时空的“虫洞”。
兰卡斯特大学的一个物理学家Konstantinos Dimopoulos博士表示，在一些星系的中心，致密分布的气体和尘埃在一个超大质量黑洞的周围非常明亮，发出极强的光和热，强大的磁场从黑洞喷射出来，影响暗物质的特性。由于燃烧的星系核搅动，Dimopoulos博士表示尤其是暗物质的一种类型，轴子将会被影响。这些反物质的粒子被认为是存在于整个宇宙中，彼此弱相互作用并有助于星系结构的形成——像一层隐形的薄雾弥漫在星系中。
Dimopoulos博士表示挡在星系搅动的中心浓缩时，强烈的旋涡磁场会使其产生奇怪的作用，它将有效地切换至负能量的状态。当这种暗物质出现在星系中心一个超大质量黑洞周围时，三个要素——超大质量黑洞、螺旋磁场，轴子暗物质，能够结合形成虫洞。Dimopoulos博士表示负密度物质的出现以及强磁场可以迫使虫洞的外观在“活动星系核”的中心。但物理学家补充说超大质量黑洞切换到稳定的虫洞可能对星系周围是怎么形成的以及它们如何相互作用有深远的影响。
