2025年高考物理貪婪的黑洞原本是恒星
來源：網(wǎng)絡(luò)整理 2024-11-15 09:22:33
[趣味物理]貪婪的黑洞原本是恒星
實際上，黑洞概念的提出已經(jīng)有200多年了。1783年，英國人約翰·米歇爾（JobMichel)第一個提出存在質(zhì)量足夠大并足夠緊密的恒星──它的引力是如此強大，以致連光線都不能逃逸。幾年后，法國科學(xué)家皮埃爾──西蒙·德·拉普拉斯（Piers－SimodeLaplace）也在他的《世界系統(tǒng)》一書中提出了和米歇爾類似的觀點，但非常有趣的是，此書的第三版和以后的版本中再也不提此事了，或許他覺得這個想法過于荒誕了。
在一個多世紀以后，德國的天文學(xué)家卡爾·施瓦西（KarlSchwarzschild）于1916年求解出了愛因斯坦廣義相對論方程的第一個嚴格解。這個解預(yù)示可能存在一類巨大天體，這就是60年代后人們所稱的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年，那時通過1970年12月12日美國發(fā)射的小型天文衛(wèi)星“自由號”（Uhuru），發(fā)現(xiàn)了一個來自天鵝座區(qū)域的很強的X射線脈沖源，它被命名為天鵝座X－l，這是第一個被具體確認的黑洞。從那以后，黑洞變成了天體物理學(xué)的熱門課題。
今天，我們對黑洞的形成過程已有很多了解，簡單地說，黑洞是質(zhì)量巨大的恒星在超新星爆發(fā)后坍縮（即自身極強烈的收縮）而成的。我們可以把黑洞想像成一個巨大的“磨碎機”，它把吸進的物質(zhì)磨碎。它的中心被稱為“磨碎點”，也就是所謂的“奇點”。在此“奇點”，科學(xué)定律和我們預(yù)測未來的能力都失效了。黑洞的邊界被稱為“視界”，這是一個有去無回的界面，只要跨過這一界面就落入了黑洞的內(nèi)部。不過假設(shè)有人不幸掉進去的話，他首先看到的是被黑洞捕獲的光線，而且這些光線呈螺旋狀進入引力旋渦。
一顆恒星在經(jīng)歷了平穩(wěn)的青年、中年時期后，就將進入老年，最終走向死亡。這顆質(zhì)量至少比太陽大10倍的恒星，在老年期會發(fā)生膨脹，變成一顆紅巨星，而后發(fā)生爆炸──超新星爆發(fā)。其外層物質(zhì)拋向太空，中心核則在引力的作用下發(fā)生猛烈而突然的坍縮，形成黑洞。
按照愛因斯坦的廣義相對論理論，在沒有重力影響時，時空（圖中以網(wǎng)格表示）是平坦的（見圖左），但當(dāng)存在重力時，時空就會因此發(fā)生彎曲（見圖中）。圖右顯示的是黑洞周圍的時空因受到黑洞強大引力影響而發(fā)生嚴重強烈扭曲的情景。一個和太陽質(zhì)量相等的黑洞，其半徑只有3公里，而太陽的半徑為69.6萬公里
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