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如何观测黑洞周围物体的影响及其发现方式

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:它就此成为太空中的黑洞。这意味着,要直接观测到光线是不可能的,但是,人们可以观测到黑洞对周遭物体产生的影响。如果星体没有和黑洞并列,即便只是轻微地偏离,爱因斯坦环都不会出现,因此,要观测到黑洞十分困难。气体在黑洞周围形成旋涡,形成吸积盘,吸积盘具有高温,足以放射出X射线。在这种情况下,天文学家可以说,他们发现了黑洞。

如何观测黑洞周围物体的影响及其发现方式

如果一颗中子星坍塌,会产生什么后果?1928年,印度天文学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡通过计算得出,如果一颗恒星的体积超出了一定限度,它的引力将超出构成这颗星的原子粒子的承受极限,于是,这颗星最终只能走向坍塌的命运,最终,它将变为一个单一的点,一个奇点,这个奇点将包裹住周围的时空,无一物能够逃脱,甚至包括光线。它就此成为太空中的黑洞

黑洞并不是一个真正存在的物体,它更像是一块时空区域,具有独特的性质。这块区域与宇宙其他区域的分界线被称为事件视界。事件视界是一个单向通行的门,物质或能量只能进,绝不可能出。因此,观测者将无法从黑洞中看到光线。这意味着,要直接观测到光线是不可能的,但是,人们可以观测到黑洞对周遭物体产生的影响。

受黑洞的引力影响,与黑洞擦肩而过的恒星和星系的光线将产生弯曲,就像太阳引力使掠过太阳的光线会产生弯曲一样,但前者的弯曲程度要大得多。如果一个物体和黑洞精确地并列着,观测者可以看到,物体发射出的光线将会弯曲,并且绕着黑洞形成一个圆环状。这个环被称为爱因斯坦环。如果星体没有和黑洞并列,即便只是轻微地偏离,爱因斯坦环都不会出现,因此,要观测到黑洞十分困难。

什么是奇点?(www.xing528.com)

爱因斯坦认为,时空弯曲对引力产生的后果之一就是形成了奇点。奇点的组成部分是无限大的。例如,黑洞中心的物体密度可以无限大,因为在无限大的引力的作用下,恒星的质量被压缩成零。在黑洞中心,由于时空有无限大的曲率,空间和时间的消亡也在情理之中。我们所熟知的物理学定律被拆分了奇点,包括相对论。必须说明,爱因斯坦对奇点并不感冒,他认为,在一个合适的描绘宇宙的数学公式中,不该有这种无限数的位置。他认为,奇点本身是不会出现的:“物质无法被任意地聚集……否则,组成物质的粒子将达到光速。”

天文学家需要采取间接的方式来推导出黑洞的存在。例如,观测附近恒星的不寻常运动。如果构成黑洞的恒星是双星系统的一部分,那么,它将聚拢周围的气体,这些气体来自周围恒星的表层。气体在黑洞周围形成旋涡,形成吸积盘,吸积盘具有高温,足以放射出X射线。中子星也可以产生类似的效果,但是,数次观测结果会显示,星体因密度太大而无法形成中子星。在这种情况下,天文学家可以说,他们发现了黑洞。根据人类目前掌握的知识,最近的黑洞位于1000光年之外,这么一想,或许你就能睡个安心觉了。

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