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物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞
来源:天文在线 | 2020/9/4 5:46:25 | 浏览:112 | 评论:0
由复杂公式组成的传统相对论,再加上另外描述宇宙的理论,确实可以推出黑洞应该是存在的。但是,我们仅仅只能通过实验和观测数据说明黑洞存在,并没有确凿的物理公式来指明黑洞。
 
物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞

            事实虽如此,但其实观测到的证据十分好。例如,通过观察银河系核心恒星的运动,已经可以确定,它们一定在绕着一个质量相当于几百万个太阳的微小、看不见的物体旋转。

这是黑洞存在的很好的证据!当然,在每一个理论、命题和论文的最后都有一个小小的看不见的星号:

“*以上所有的假设都是我们从未听说过和/或无法想象的事情并不是实际发生的事情。”

       物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞     

有时“我们从未听说过的事情”正是发生的事情,但对此我们无能为力。因为某些事情可能出错而否定一个有效的理论是令人无奈的。

人马座A*(位于银河系中心的超大质量物体)几乎肯定是一个黑洞,但它还没有(也永远不会被完全、绝对和完全地)证明黑洞的存在。不过大家还是选择相信。

       物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞     

“冰冻之星”重定向到这里。关于这个假设的物体,请看冻结星(假想星)。

超大质量黑洞Pōwehi[1]位于超巨型椭圆星系梅西耶87的核心,质量约为太阳的70亿倍,[2]如“视界”望远镜发布的第一张图像所示。[3][4][5][6]可见新月形发射环和中心阴影,它们是黑洞光子环及其视界光子俘获区的引力放大图。新月形的形状来自于黑洞的旋转和相对论性的光束;阴影大约是视界直径的2.6倍。

       物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞     

黑洞是一个时空区域,它具有强大的引力效应,以至于没有任何东西,即使是粒子和电磁辐射,比如光,能够从它里面逃脱出来。广义相对论预言,足够紧密的质量可以使时空变形而形成黑洞。无法逃脱的区域的边界叫做视界。虽然视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大的影响,但无法在局部探测到特征。在许多方面,黑洞像一个理想的黑体,因为它不反射光。此外,弯曲时空中的量子场论预测,视界会发出霍金辐射,其光谱与温度与质量成反比的黑体相同。对于恒星质量的黑洞来说,这个温度是开尔文的十亿分之一数量级,这基本上是不可能观测到的。

       物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞     

18世纪,约翰·米歇尔和皮埃尔·西蒙·拉普拉斯首次提出了引力场太强而无法逃逸的物体。1916年,卡尔·施瓦茨柴尔德发现了广义相对论的第一个现代解,尽管大卫·芬克尔斯坦在1958年首次解释它为一个没有东西可以逃离的空间区域。长期以来,黑洞被认为是数学上的难题;在20世纪60年代,理论工作表明它们是广义相对论的一般预测。1967年乔斯林·贝尔·伯奈尔对中子星的发现引发了人们对引力坍缩致密物体可能存在的天体物理现实的兴趣。

       物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞     

当大质量恒星在其生命周期结束时坍缩时,就可能会形成恒星质量的黑洞。在黑洞形成之后,它可以通过吸收周围的物质继续增长。通过吸收其他恒星并与其他黑洞合并,可能会形成质量为几百万个太阳的超大质量黑洞。有一个普遍的共识,超大质量黑洞存在于大多数星系的中心。

尽管黑洞内部不可见,但它的存在可以通过它与其他物质以及电磁辐射(如可见光)的相互作用来推断。落在黑洞上的物质可以通过摩擦加热形成外部吸积盘,从而形成宇宙中最亮的一些物体。如果有其他恒星围绕着黑洞旋转,它们的轨道可以用来确定黑洞的质量和位置。这样的观测可以用来排除可能的替代物,如中子星。通过这种方式,天文学家已经在双星系统中确定了许多候选恒星黑洞,并确定了被称为人马座A*的射电源,在银河系的核心,包含一个超大质量的黑洞,质量大约为430万个太阳。

       物理学上无法用公式给出定义的神奇黑洞     

LIGO宣布首次直接探测到引力波的时候,也是科学家首次观测到黑洞合并。[14]截至2018年12月,科学家已经观测到11次引力波事件,它们源自10个黑洞的合并(以及1个中子星的合并)。在2017年,Event Horizon Telescope观测了梅西耶87星系中心的超大质量黑洞后,2019年4月10日,首次发布了黑洞及其附近的直接图像。[4][17]夏威夷大学教授帕克描述黑洞是一个“美化黑暗的无止境的创造来源。”

作者:askamathematician

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翻译:天文志愿文章组-

3.原文来自https://www.askamathematician.com/2011/04/q-is-there-a-single-equation-that-proves-black-holes-are-real/

翻译自 askamathematician

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