人类是如何发现黑洞存在的呢?黑洞究竟是什么东西?

人类是如何发现黑洞存在的呢?黑洞究竟是什么东西?

“科学家是如何发现第一个超级黑洞的?由谁发现的?什么时候发觉?请解释一下第一个超级黑洞怎样被发现了。”并没有哪一位科学家能够独领风骚发现黑洞的荣誉。在表述科学家怎样发现黑洞存有的征兆以前,必须掌握两根极为重要的物理背景信息。

一切大于绝对零度(-273℃)的星体都是会发送出热量,辐射源的峰值波长在于星体温度。比如,太阳外表温度大概6000开,但当它排出做到最高值时,便以绿色光的方式展现出来。 如果一个星体温度在100万度上下,它最高值发送就会是X射线。

行星一般因与热流压力和辐射源工作压力相关的吸引力而可免于塌缩。可是,一旦热量由来(核聚变反应)断开,行星便会塌缩。事实上,当行星变得更加高密度时,除开空气压力,还有其他能量会相抵吸引力,例如孔径仅是10公里中子星。但天体物理学家钱德拉塞卡尔证实,一旦行星超过了一个较大品质,将并没有其他东西可以和吸引力对抗。因而,假如我们在太空中发现了一个致密天体,其品质超过临界质量,我们就能明确这是一个超级黑洞。

返回找寻超级黑洞问题上:假如什么也没有能逃出超级黑洞,超级黑洞又如何被发现了呢?试想一个双星系统,一个是超级黑洞,另一个是正常的行星。假如正常的行星的绝缘层极其贴近超级黑洞,超级黑洞猛烈地吸引力便会吸走正常的行星气体,把它撕破、吞食。

但是,因为角动量守恒,汽体不容易立即深陷超级黑洞,务必紧紧围绕它运转一段时间,才能被吸进。因此,超级黑洞周边形成了一个盘类构造,汽体被超级黑洞迟缓消化吸收。当汽体绕园盘轨道运行时,它环境温度会提升到上百万度,传出光谱仪中X射线的部分辐射源(依据之上第一条注解)。因此,当我们在上空检测到X射线源,就证明该点存有加温到上百万度气体,而超级黑洞四周的吸积盘便是完成这一点的体制之一。

假如传出X射线的软件是一个双星系统,那就可以证实在其中一颗行星是一个致密天体(中子星或超级黑洞)。双星系统对科学家的探索非常有利,它能帮助我们精确测量出系统内行星的品质(依据开普勒定律)。假如致密天体的品质超过以上所提到的临界质量,就可以知道它是一个超级黑洞,之上就是发现黑洞的形式。



黑洞是宇宙中引力最大的天体,即使是光也无法逃离黑洞的引力,这也让黑洞的观测变得异常困难。不会发光,也不会反射光线的物体,即使在我们眼前,也很难被发现,在浩瀚无垠的宇宙中,黑洞更像是一颗“隐形”的天体。虽然黑洞很难观测,但是科学家依旧定位到宇宙中的很多黑洞,这些黑洞并不是依靠视觉观察,而是通过引力计算和特殊现象推导而来——黑洞的巨大引力,会产生明显的,同时也会形成特殊的,通过特殊现象判断黑洞存在的可能性,之后科学家就可以通过周围天体的运动轨道,判断黑洞是否存在。

寻找黑洞的“特殊现象”:

黑洞作为现代物理学的极限天体,和其他天体有着本质上的区别,黑洞的强大引力,也让黑洞获得了独特的标签,科学家只需要寻找宇宙中特殊的引力现象,就有机会找到黑洞。引力波是寻找黑洞最为关键的方法之一,除了星系中心的超大型黑洞,科学家发现的绝大多数黑洞,都是通过引力波判断黑洞的大致位置。单个黑洞形成的引力波并不容易检测,而黑洞形成的,可以产生较强的引力波,因此科学家检测到的黑洞,基本都是双星系统。两个黑洞互相旋绕运动,或黑洞和中子星旋绕运动,都会产生巨大的引力波,当两个天体合并时,巨大的引力波甚至会传播到整个宇宙,地球目前的天文观测设备,也可以检测到这类引力波,从而定位到可能存在黑洞或中子星的地方。除了引力波,宇宙中还有特殊的引力透镜——大质量天体会引起空间的弯折,光线的运动也出现弯曲,从而让我们看到天体背后的景象。目前科学家已经发现多个引力透镜,如果一个引力透镜周围,观测不到任何大质量天体,那么这个天体很有可能是一个黑洞。引力透镜不仅仅可以帮助科学家找到大质量天体,也可以帮助科学家观测到更深的宇宙,引力透镜不仅仅会展现天体背后的景象,还会像一样进行放大,从而让科学家有机会清晰看到深空景象。

寻找“隐形”的:

黑洞由于其巨大的引力作用,会影响周围很多天体的运动,甚至会影响周围恒星的运动,这就为科学家提供了可以明显观测的。利用引力波、引力透镜,判断有可能存在黑洞的区域,再通过特殊的轨道,寻找大质量天体的位置,如果计算得到的位置看起来“空无一物”,就很有可能是一个黑洞。与星系相同,黑洞经常处于完整天体系统的中心区域,科学家只要判断出完整的天体系统,就可以在中心区域探索黑洞的具体位置。由于人类的天文观测能力有限,目前发现的黑洞,基本都是双星系统黑洞、星系中心超大质量黑洞以及较为明显的黑洞。但是在宇宙中,绝大多数的黑洞并不会展现出太多的特征,甚至还有孤立的黑洞,这类黑洞对于科学家来说既难以发现,也难以观测。天文学家预测宇宙中存在三种黑洞:超大质量黑洞、恒星黑洞、原初黑洞。除了原初黑洞,其他两种黑洞都已经被观测到。宇宙诞生之初就存在的“原初黑洞”,由于这类黑洞体积较小,甚至只有西瓜大小,因此以目前的天文观测能力还无法找到原初黑洞。

总结:

黑洞虽然是一个“漆黑”的天体,但是黑洞也拥有独特的特征。通过黑洞的引力现象,天文学家可以找到黑洞可能存在的区域。虽然黑洞没有光亮,难以观测,但是黑洞周围的天体运动情况,可以帮助科学家计算出黑洞的具体位置,就像是一颗依靠计算得到的行星,黑洞的发现,也可以通过计算得到。虽然人类目前的天文观测能力,还无法在宇宙中快速找到黑洞,但是随着天文观测能力的提升,以及下一代的研发,未来天文学家或许可以轻松找到宇宙中的黑洞,甚至发现神秘的原初黑洞。

人类是通过天文望远镜的探测发现黑洞的。黑洞就是宇宙当中存在的一种天然体,而且黑洞内的引力是很大的,并且旋转速度也很快。

黑洞是被一个天文学家卡尔史西瓦发现的。黑洞并不是黑的,而是一些未知的物质高速运转出现的。

黑洞并不是可以直接观察到的,我们的科学家主要就是根据他周围的一些星团,还有恒星的运动状况来推断出黑洞的存在;黑洞是一个现代广义相对论当中存在于宇宙空间当中的一种天体。

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