黑洞.ppt

广州市 89 中学天文社第三讲黑洞?黑洞( Black hole )是现代广义相对论中, 宇宙空间内存在的一种超高密度天体,由于类似热力学上完全不反射光线的黑体, 故名为黑洞。?黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。黑洞的概念黑洞的形成?恒星与万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。由于聚变, 氢原子内部结构最终发生改变,破裂并组成新的元素——氦元素,接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成锂元素。如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至铁元素生成,该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定,参与聚变时不释放能量,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌, 最终形成黑洞。说它“黑”,是因为它的密度无穷大,从而产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。 2 更深入了解?黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷, 发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下, 由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量——γ射线。额外知识?辐射压(Radiation pressure) (亦称光压) 是电磁辐射对所有暴露在其下的物体表面所施加的压力。如果被吸收,压力是流量密度?除以光速;如果完全被反射,辐射压将会加倍。例如,太阳辐射的能量在地球的流量密度是 1370 W/m2 ,所以吸收状态下的辐射压是 μ Pa 光为什么不能逃逸?恒星的时空扭曲改变了光线的路径,使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。当这恒星收缩到某一临界半径( 史瓦西半径) 时,其质量导致时空扭曲变得如此之强, 使得光向内偏折得也如此之强,以至于光线再也逃逸不出去。这样,如果光都逃逸不出来,其他东西更不可能逃逸,都会被拉回去。黑洞无法观测?即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样。↓霍金辐射?同在任何其他地方一样,虚粒子在黑洞视界边缘不断产生。通常,它们以粒子-反粒子对的形式形成并迅速彼此湮灭。但在黑洞视界附近,有可能在湮灭发生前其中一个就掉入了黑洞。这样另一个就以霍金辐射的形式逃逸出来。 3