黑洞是怎么形成的
黑洞是怎么形成的
黑洞的引力很大，使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。相信很多人都想知道黑洞是如何形成呢?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來給你科普一下黑洞是怎么形成的。
黑洞形成的原因
黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小的奇點和周圍一部分空空如也的天區(qū)，這個天區(qū)范圍之內(nèi)不可見。依據(jù)阿爾伯特-愛因斯坦的相對論，當一顆垂死恒星崩潰，它將聚集成一點，這里將成為黑洞，吞噬鄰近宇宙區(qū)域的所有光線和任何物質(zhì)。
黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程：某一個恒星在準備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發(fā)生強力爆炸。當核心中所有的物質(zhì)都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內(nèi)部的空間和時間。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質(zhì)。由于高質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。
也可以簡單理解：通常恒星最初只含氫元素，恒星內(nèi)部的氫原子核時刻相互碰撞，發(fā)生聚變。由于恒星質(zhì)量很大，聚變產(chǎn)生的能量與恒星萬有引力抗衡，以維持恒星結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。由于氫原子核的聚變產(chǎn)生新的元素——氦元素，接著，氦原子也參與聚變，改變結(jié)構(gòu)，生成鋰元素。如此類推，按照元素周期表的順序，會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至鐵元素生成，該恒星便會坍塌。這是由于鐵元素相當穩(wěn)定，參與聚變時不釋放能量，而鐵元素存在于恒星內(nèi)部，導(dǎo)致恒星內(nèi)部不具有足夠的能量與質(zhì)量巨大的恒星的萬有引力抗衡，從而引發(fā)恒星坍塌，最終形成黑洞。說它“黑”，是因為它的密度無窮大，從而產(chǎn)生的引力使得它周圍的光都無法逃逸。跟中子星一樣，黑洞也是由質(zhì)量大于太陽質(zhì)量好幾十甚至幾百倍以上的恒星演化而來的。
當一顆恒星衰老時，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料，由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點進軍，直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小于史瓦西半徑)，質(zhì)量導(dǎo)致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”就誕生了。
黑洞的特征
分形幾何
一個由美國、英國、意大利和奧地利科學(xué)家組成的國際研究團隊，根據(jù)先前的研究和通過超級計算機的模擬，發(fā)現(xiàn)黑洞、引力波和暗物質(zhì)均具有分形幾何特征。有專家認為，這一重大發(fā)現(xiàn)將導(dǎo)致對天文學(xué)甚至物理學(xué)諸多不同領(lǐng)域的深刻認識。
黑洞是宇宙空間內(nèi)存在的一種密度無限大、體積無限小的天體，所有的物理定理遇到黑洞都會失效;它是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。當黑洞“打嗝”時，就意味著有某個天體被黑洞“吞噬”，黑洞依靠吞噬落入其中物質(zhì)“成長”;當黑洞“進食”大量物質(zhì)時，就會有高速等離子噴流從黑洞邊緣逃逸而出?？茖W(xué)家利用流體動力學(xué)和引力相關(guān)理論并通過超級計算機進行模擬后得出結(jié)論——“進食”正在成長過程中的黑洞，將會使其形成分形表面。
“黑洞”一詞命名者、美國著名物理學(xué)家約翰·惠勒教授曾經(jīng)說過：今后誰不熟悉分形幾何，誰就不能被稱為科學(xué)上的文化人。中國著名學(xué)者周海中教授曾經(jīng)指出：分形幾何不僅展示了數(shù)學(xué)之美，也揭示了世界的本質(zhì)，從而改變了人們理解自然奧秘的方式;可以說分形幾何是真正描述大自然的幾何學(xué)，對它的研究也極大地拓展了人類的認知疆域?？梢姡中螏缀斡兄鴺O其重要的科學(xué)地位。
黑洞是宇宙中最神秘的自然現(xiàn)象。它為什么具有分形幾何特征，其原因現(xiàn)在還是一個謎。
儲存資料
幾十年來宇宙學(xué)家一直對黑洞會摧毀制造它的資料的問題所困擾。黑洞是由它的質(zhì)量、能量、旋轉(zhuǎn)所定位。
假如是這樣那就無法知道最先是什么讓它產(chǎn)生的。另一方面量子力學(xué)說資料永遠會被保存，而且你可以用那些資料重建它的過去。
會漏輻射
史蒂芬·霍金讓這問題加大，當他說黑洞會漏輻射。黑洞會漏輻射到摧毀自己，然后唯一可以知道它是由什么產(chǎn)生的只有在那些輻射的資料里面可以找到。
在2004年霍金說他錯了，而是否黑洞會儲存資料的辯論就從此沒有停止過。布法羅大學(xué)的博士生AnshulSaini說黑洞釋放出的輻射(也稱作霍金輻射)并不像霍金想的那么隨意。
Siani說要了解跑進洞里的資料，你不只需要看霍金輻射釋放出的粒子，你還需要看它們?nèi)绾位?yīng)。這包括引力與粒子傳送光給對方的方式。他說“這些關(guān)聯(lián)一開始很小，但會隨著時間成長。”
Saini的監(jiān)督者DejanStojkovic博士說“這些關(guān)聯(lián)在計算中時常被忽略因為它們很小被認為不會有很大的影響。我們的計算顯示這些關(guān)聯(lián)一開始很小，但隨著時間它會成長大到可以影響結(jié)果。”
許多物理學(xué)家們都做出了結(jié)論說黑洞里的資料一定會留下，所以可以讓我們回顧那些資料，但他們理論的基礎(chǔ)是用資料保存的廣義論。
霍金自己跟其他人想要展示一個觀察者如何可以得到那些資料的方法并沒有很大的說服力。
實際上要了解制造一個黑洞的成分幾乎是不可能的任務(wù)。任何觀察者都會需要收集照射到不同方向的粒子。
還需要收集讓這互動成型的介質(zhì)像是光子和引力子。不過對于宇宙學(xué)家這可能性是小事，真正重要的是守恒律有被保存。
黑洞的存在部分地證實了它的預(yù)言。在宇宙中存在幾百萬個黑洞，它的存在總是需要起到一些作用的。如果要想徹底揭開黑洞之謎，還需時間，這也意味著給予有關(guān)人類終極命運的思索一個明確的答案。
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