范丞丞在《偶像练习生》出道的几位中处于什么水平?

范丞丞在《偶像练习生》出道的几位中处于什么水平?,第1张

要说范丞丞在出道的几位中水平怎么样,我只说,实力水平也就在中等,但是要说人气水平那必须是前三。首先我们先说一下出道的有那几位,然后在具体分析一下各位的水平怎么样?这样我们就能很清楚的了解我们的福西西到底在这个组合里处于什么水平了!

当时《偶像练习生》最后成团之战的时候,选出了9位,组成“nine percent”。相比较《创造101》的不确定性来说,这几位土偶的就简单多了:蔡徐坤、陈立农、范丞丞、justin(黄明昊)、林彦俊、朱正廷、王子异、小鬼(王琳凯)、尤长靖这九位组成的,毕竟这是一个看人气的比赛,所以当时参加比赛的时候一共有两个人气话题人物一个就是蔡徐坤,另外一个就是范丞丞。这两个相当于就是VIP选手,一个是自带粉丝,一个是姐姐扶持。

无可厚非蔡徐坤的综合能力比较强,无论是rap还是舞蹈,都是能拿的出来的。他之前就有出过道,参加过swing男团,还去韩国受训。而对于尤长靖的唱歌技巧来说,我敢说在这九个人当中,尤长靖的vocal实力最强,范丞丞比不过;论rap功底呢,范丞丞还是比不过小鬼。但是范丞丞的整体实力还可以,并且他的发展空间是全面的。他就像是我们常说的,啥都会,但是啥都做不到最好。他不像是专一的vocal,也不是单一的rap,所以他要发展的是综合。

记得在追这个节目的时候,范丞丞是乐华的练习生,当时的乐华七子里面,他是rap担当,但是却忘词,激动到哭。再到后期根据自己的实际情况改编,想摆脱姐姐以及家人的压力,做了一首很好的歌曲;再到他首次担当主唱,被李荣浩夸奖。这些都是范丞丞在一步步的进步。所以从整体来看,范丞丞在nine percent里,实力不是最好的,但是他却很努力。

成也萧何败也萧何,范丞丞因为他姐姐得到了很多的关注度,但是这次也受到了不小的影响。这以后的路才是真的要靠自己的时候了,希望他能够顶住,然后努力做到综合发展,rap、vocal、舞蹈等等都能更进一步。

谢旻达:

黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦西半径小到一定程度时,就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸,所以我们无法直接观测到黑洞。然而,可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞引申义为无法摆脱的境遇。

 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收缩,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 黑洞

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——伽马射线爆。 也可以简单理解:通常恒星的最初只含氢元素,恒星内部的氢原子时刻相互碰撞,发生聚变。由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,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不能参与聚变,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”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,就再不能逃出。跟白矮星和中子星一样,黑洞可能也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的。 当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积无限小、密度无限大的星体。

  物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很无限小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”诞生了。 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。光在恒星表面附近稍微向内偏

折,在日食时观察远处恒星发出的光线,可以看到这种偏折现象。当该恒星向内坍塌时,其质量导致的时空扭曲变得很强,光线向内偏折得也更强,从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言,光线变得更黯淡更红。最后,当这恒星收缩到某一临界半径(史瓦西半径)时,其质量导致的时空扭曲变得如此之强,使得光向内偏折得这么也如此之强,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。也就是说,存在一个事件的集合或时空区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者,这样的区域称作黑洞。将其边界称作事件视界,它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。

 与别的天体相比,黑洞十分特殊。人们无法直接观察到它,科学家也只能对它内部结构提出各种猜想。而使得黑洞把自己隐藏起来的的原因即是弯曲的时空。根据广义相对论,时空会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但相对而言它已弯曲。在经过大密度的天体时,时空会弯曲,光也就偏离了原来的方向。 在地球上,由于引力场作用很小,时空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周围,时空的这种变形非常大。这样,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,这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的“侧面”、甚至“后背”,这是宇宙中的“引力透镜”效应。 图注一:这张红外波段图像拍摄的是我们所居住银河系的中心部位,所有银河系的恒星都围绕银心部位可能存在的一个超大质量黑洞公转。 版权:ESO/S Gillessen et al

北京时间1月1日消息,据美国太空网报道,一项新的研究显示,宇宙中最大质量的黑洞开始快速成长的时期可能比科学家原先的估计更早,并且现在仍在加速成长。 一个来自以色列特拉维夫大学的天文学家小组发现,宇宙中最大质量黑洞的首次快速成长期出现在宇宙年龄约为12亿年时,而非之前认为的20~40亿年。天文学家们估计宇宙目前的年龄约为137亿年。 同时,这项研究还发现宇宙中最古老、质量最大的黑洞同样具有非常快速的成长。有关这一发现的详细情况将发表在最新一期的《天体物理学报》。

1巨型黑洞 宇宙中大部分星系,包括我们居住的银河系的中心都隐藏着一个超大质量黑洞。这些黑洞质量大小不一,从100万个太阳质量到100亿个太阳质量。 天文学家们通过探测黑洞周围吸积盘发出的强烈辐射推断这些黑洞的存在。物质在受到强烈黑洞引力下落时,会在其周围形成吸积盘盘旋下降,在这一过程中势能迅速释放,将物质加热到极高的温度,从而发出强烈辐射。黑洞通过吸积方式吞噬周围物质,这可能就是它的成长方式。 这项最新的研究采用了全世界最先进的地基观测设施,包括位于美国夏威夷莫纳克亚山顶,海拔4000多米处的北双子座望远镜,位于智利帕拉那山的南双子座望远镜,以及位于美国新墨西哥州圣阿古斯丁平原上的甚大阵射电望远镜。

2大质量黑洞的成长 观测结果显示,出现在宇宙年龄仅为12亿年时的活跃黑洞,其质量要比稍后出现的大部分大质量黑洞质量小10倍。但是它们的成长速度非常快,因而现在它们的质量要比后者大得多。通过对这种成长速度的测算,研究人员可以估算出这些黑洞天体之前和之后的发展路径。 该研究小组发现,那些最古老的黑洞,即那些在宇宙年龄仅为数亿年时便开始进入全面成长期的黑洞,它们的质量仅为太阳的100到1000倍。研究人员认为这些黑洞的形成和演化可能和宇宙中最早的恒星有关。 天文学家们还注意到,在最初的12亿年后,这些被观测的黑洞天体的成长期仅仅持续了1亿到两亿年。 这项研究是一个已持续7年的研究计划的成果。特拉维夫大学主持的这项研究旨在追踪研究宇宙中最大质量黑洞的演化,并观察它们对宿主星系产生的影响。 3黑洞的好处(别认为他只会是破坏者) 在用天文仪器探究后,发现在银河系核心部,有上10个黑洞,所产生的引力不堪设想,它们的能量相当大,可以产生一种能量束,产生一种气体,经数十亿年之后,便形成了星云,由星云便产生了行星。

黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄 黑洞拉伸,撕裂并吞噬恒星

盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。 天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星(包括地球)也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子。

由于黑洞的密度极大,根据公式我们可以知道密度=质量/体积,为了 黑洞喷射物不断变亮

让黑洞密度无限大,那就说明黑洞的体积要无限小,然后质量要无限大,这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星,他的质量极大,体积极小。但黑洞也有灭亡的那天,按照霍金的理论,在量子物理中,有一种名为“隧道效应”的现象,即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能量低的地方较强,但即使在能量相当高的地方,场强仍会有分布,对于黑洞的边界来说,这就是一堵能量相当高的势垒,但粒子仍有可能出去。 毁灭 黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此预言时,整个科学界为之震动。 霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量。 假设一对粒子会在任何时刻、任何地点被创生,被创生的粒子就是正粒子与反粒子,而如果这一创生过程发生在黑洞附近的话就会有两种情况发生:两粒子湮灭、一个粒子被吸入黑洞。“一个粒子被吸入黑洞”这一情况:在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞,而正粒子会逃逸,由于能量不能凭空创生,我们设反粒子携带负能量,正粒子携带正能量,而反粒子的所有运动过程可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程,如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸。这一情况就是一个携带着从黑洞里来的正能量的粒子逃逸了,即黑洞的总能量少了,而爱因斯坦的公式E=mc^2表明,能量的损失会导致质量的损失。 当黑洞的质量越来越小时,它的温度会越来越高。这样,当黑洞损失质量时,它的温度和发射率增加,因而它的质量损失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,因为大黑洞辐射的比较慢,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。

1928年,一位印度研究生——萨拉玛尼安·钱德拉塞卡——乘船来到英国剑桥跟英国天文学家阿瑟。爱丁顿爵士(一位广义相对论家)学习。钱德拉塞卡意识到,不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着,恒星变得足够紧致之时,由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。钱德拉塞卡计算出;一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。(这质量现在称为钱德拉塞卡极限。)前苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时也发现了类似的结论。 这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比钱德拉塞卡极限小,它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。 兰道指出,对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍,但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间,而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英里左右,密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时,并没有任何方法去观察它。实际上,很久以后它们才被观察到。 另一方面,质量比钱德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时,会出现一个很大的问题:在某种情形下,它们会爆炸或抛出足够的物质,使自己的质量减少到极限之下,以避免灾难性的引力坍缩。但是很难令人相信,不管恒星有多大,这总会发生。爱丁顿为此感到震惊,他拒绝相信钱德拉塞卡的结果。爱丁顿认为,一颗恒星不可能坍缩成一点。这是大多数科学家的观点:爱因斯坦自己写了一篇论文,宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家,尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使钱德拉塞卡抛弃了这方面的工作,转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而,他获得1983年诺贝尔奖,至少部分原因在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。

钱德拉塞卡指出,不相容原理不能够阻止质量大于钱德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。但是,根据广义相对论,这样的恒星会发生什么情况呢?这个问题被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而,他所获得的结果表明,用当时的望远镜去观察不会再有任何结果。以后,因第二次世界大战的干扰,奥本海默非常密切地卷入到原子弹计划中去。战后,由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去,因而引力坍缩的问题被大部分人忘记了。 1967年,剑桥的一位研究生约瑟琳·贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲 黑洞

的物体,这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞。起初贝尔和她的导师安东尼·赫维许以为,他们可能和我们星系中的外星文明进行了接触!我的确记得在宣布他们发现的讨论会上,他们将这四个最早发现的源称为LGM1-4,LGM表示“小绿人”(“Little Green Man”)的意思。然而,最终他们和所有其他人都得到了不太浪漫的结论,这些被称为脉冲星的物体,事实上是旋转的中子星,这些中子星由于在黑洞这个概念刚被提出的时候,共有两种光理论:一种是牛顿赞成的光的微粒说;另一种是光的波动说。我们现在知道,实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性,光既可认为是波,也可认为是粒子。在光的波动说中,不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的,人们可以预料,它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为,光粒子无限快地运动,所以引力不可能使之慢下来,但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。 1783年,剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上,在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。

事实上,因为光速是固定的,所以,在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。(从地面发射上天的炮弹由于引力而减速,最后停止上升并折回地面;然而,一个光子必须以不变的速度继续向上,那么牛顿引力对于光如何发生影响呢?)直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前,一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间,这个理论对大质量恒星的含意才被理解。 观察一个恒星坍缩并形成黑洞时,因为在相对论中没有绝对时间,所以每个观测者都有自己的时间测量。由于恒星的引力场,在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩,按照他的表,每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻,譬如11点钟,恒星刚好收缩到它的临界半径,此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去,他的信号再也不能传到空间飞船了。当11点到达时,他在空间飞船中的伙伴发现,航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间,他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间,然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。按照航天员的手表,光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出;从空间飞船上看,那光波被散开到无限长的时间间隔里。在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长,所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡,最后,该恒星变得如此之朦胧,以至于从空间飞船上再也看不见它,所余下的只是空间中的一个黑洞。然而,此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上,使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。  黑洞吞噬中子星

但是由于以下的问题,使得上述情景不是完全现实的。离开恒星越远则引力越弱,所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前,这力的差就已经将航天员拉成意大利面条那样,甚至将他撕裂!然而,在宇宙中存在质量大得多的天体,譬如星系的中心区域,它们遭受到引力坍缩而产生黑洞;一位在这样的物体上面的航天员在黑洞形成之前不会被撕开。事实上,当他到达临界半径时,不会有任何异样的感觉,甚至在通过永不回返的那一点时,都没注意到。但是,随着这区域继续坍缩,只要在几个钟头之内,作用到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大,以至于再将其撕裂。

罗杰·彭罗斯在1965年和1970年之间的研究指出,根据广义相对论,在黑洞中必然存在无限大密度和空间——时间曲率的奇点。这和时间开端时的大爆炸相当类似,只不过它是一个坍缩物体和航天员的时间终点而已。在此奇点,科学定律和预言将来的能力都失效了。然而,任何留在黑洞之外的观察者,将不会受到可预见性失效的影响,因为从奇点出发的不管是光还是任何其他信号都不能到达。这令人惊奇的事实导致罗杰·彭罗斯提出了宇宙监督猜测,它可以被意译为:“上帝憎恶裸奇点。”换言之,由引力坍缩所产生的奇点只能发生在像黑洞这样的地方,在那儿它被事件视界体面地遮住而不被外界看见。严格地讲,这是所谓弱的宇宙监督猜测:它使留在黑洞外面的观察者不致受到发生在奇点处的可预见性失效的影响,但它对那位不幸落到黑洞里的可怜的航天员却是爱莫能助。

广义相对论方程存在一些解,这些解使得我们的航天员可能看到裸奇点。他也许能避免撞到奇点上去,而穿过一个“虫洞”来到宇宙的另一区域。看来这给空间——时间内的旅行提供了巨大的可能性。但是不幸的是,所有这些解似乎都是非常不稳定的;最小的干扰,譬如一个航天员的存在就会使之改变,以至于他还没能看到此奇点,就撞上去而结束了他的时间。换言之,奇点总是发生在他的将来,而从不会在过去。强的宇宙监督猜测是说,在一个现实的解里,奇点总是或者整个存在于将来(如引力坍缩的奇点),或者整个存在于过去(如大爆炸)。因为在接近裸奇点处可能旅行到过去,所以宇宙监督猜测的某种形式的成立是大有希望的。

天文学家近日抓拍到黑洞吞噬恒星的过程

2011年8月24日,据外媒2报道,天文学家近日首次抓拍到黑洞吞噬恒星的过程,这被认为是目前宇宙最神秘、最震撼的情景。照片中的黑洞仿佛魔鬼一般,一颗接近它的恒星瞬间被撕碎变成发光等离子体后消失无形。据报道,照片中的黑洞距地球40亿光年。 据悉,大部分星系都有一个超大质量黑洞,这些黑洞质量大小不一,质量从相当于100万个到100亿个太阳的质量不等。而黑洞每隔一亿年才会吞噬一颗恒星,因此科学家认为,这个黑洞比预计的质量更大。[1]

时空中的无底深渊、深藏不露的引力陷阱……在史蒂芬·霍金的科学名著《时间简史》中,黑洞是宇宙中最为神秘的天体之一——宇宙“引力怪兽”黑洞具有强大的吸力,远看就像一个一望无尽的黑色深渊,会将周围所有的东西都吸引进去,甚至能够吞噬行星,撕碎太阳系。连光都不能在黑洞处存在,一照射进去就会瞬间被吞没只有一片漆黑。

近日,一个爆炸性的重大消息轰动了全球天文界——在全球多地同步发布了人类首次拍摄的黑洞照片引发巨大热议。

1795年,法国数学家拉普拉斯在通过计算得出:如果天体的质量非常大时,根据牛顿万有引力定律,其引力将极其大,以至于光也不能从这样的天体上射到外部空间去。外部的人就看不到它,则该天体是“黑的”。

1915年,爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论,预言存在黑洞这样一种天体,他认为,“黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内,我们预期黑洞会形成一个类似阴影的黑暗区域”。

1916年,德国天文学家史瓦西发现所有的星体都存在一个史瓦西半径,如果星体的实际半径比它的史瓦西半径要小,那么它就会变成一个黑洞。比如,太阳的史瓦西半径是3000米。

1939年,奥本海默和他的研究生斯奈德用广义相对论分析了气体球塌缩后得出结论,认为在宇宙中是有“暗星”存在的,但“黑洞”一词作为物理学名词是由美国天体物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒1967年正式提出的,此后,科学界不断收获关于黑洞的研究成果。在此之前,人们是用暗星、冻结星、坍缩星这类名词来称呼“黑洞”的。

1970年,美国的“自由”号人造卫星发现位于天鹅座X-1上一个比太阳重30多倍的巨大星球,被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞,这是人类发现的第一个黑洞。

1974年,英国物理学家霍金证明黑洞具有与其温度相对应的热辐射,称为“黑洞辐射”。黑洞的质量越大,温度越低,辐射过程就越慢。

2019年4月10日,人类首张黑洞照片“冲洗”完成,这一神秘天体终于被人类看到了真容——数百名科学家参与合作的“事件视界望远镜(EHT)”项目发布了人类拍到的首张黑洞照片。该黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。该黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。

近年来随着人们对宇宙发展研究的深入,当质量较小的恒星演化形成的最终产物——白矮星、中子星已被证实在宇宙中存在时。那么大质量的恒星在演化过程中形成的最终产物——黑洞在宇宙中也应该存在,但因为任何物质和光进入黑洞,就再也无法从其内逃脱出来,致使观测者无法通过实验直接观看到它。

既然黑洞存在,则它的对称物——白洞也就应该存在,银河系大约有1千亿颗可见恒星,在宇宙中存在着更多的恒星,其中许多已经死亡,研究黑洞、白洞对解决宇宙中大质量恒星的最终归宿问题有着重要意义。

黑洞是大型恒星衍变到后期的结果,经过膨胀、坍缩,其内部压力变得极为庞大,密度可以达到每立方厘米的质量几十亿吨,而且几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处。这样庞大的密度导致在黑洞周围的一定区域内,连光也无法逃逸出去,这个边界称为“事件视界”。而没有光,人类也就无法看见黑洞。

人类要认识恒星级黑洞的形成过程,就应先认识恒星的演化过程,在恒星的演化过程中,恒星通过内部氢→氦聚变放出大量的能量,形成主序星,由于氢、氦燃料不断燃烧,在演化晚期,氢、氦燃料消耗完后,恒星会在其自身引力的作用下不断收缩,其核心密度越来越大,引力越来越强,最终变成为高度压缩状态。

按恒星质量的大小,最终坍缩成白矮星、中子星或黑洞。自身质量较小的恒星会演化形成白矮星、中子星,自身质量较大的恒星会形成黑洞,所以恒星最终是形成黑洞,还是白矮星或中子星,取决于恒星质量的大小,

当恒星的质量小于或等于12~14倍的太阳质量时,在恒星中产生的费米电子简并压力能够与恒星的自身引力抗衡,这样就阻止了恒星的进一步坍缩,并最终演化成白矮星。

质量再大一些的恒星,即质量大于12~14倍太阳的质量,由于恒星自身质量越大,其引力也越大,恒星中产生的费米电子简并压力已不能与恒星的自身引力抗衡了,从而引起恒星的进一步坍缩,并使超新星爆发向外喷发大量物质和辐射,剩余的密度极高的核将电子吸入原子核,并与核中的质子结合成中子,此时恒星的残余物质就主要由中子组成,而恒星中由中子产生的中子简并压远大于费米电子简并压,这时中子简并压力又能够平衡恒星自身的引力收缩,这样恒星就演化成密度为几亿t/cm³的中子星。

当恒星的质量大于3倍的太阳的质量时,因恒星自身引力的进一步加大,导致中子简并压力不能与引力抗衡,这时在已知的物理学范畴内已找不到一种力可以和坍缩引力抗衡,收缩将不可阻挡,星体将在不到1s内迅速坍缩到施瓦西半径之内,这时恒星就演化成体积无限小而密度“无限大”的奇态星体。其周围存在着极其强的引力场,致使时空极度弯曲、时间无限膨胀而形成一个黑洞。

科学家认为,并不是质量超过3倍太阳质量的主序星就能够演化成黑洞,据估计只有当主序星的质量达到20倍太阳的质量以上才能演化成黑洞,因为主序星在形成黑洞时也有激烈的超新星爆发,最后剩余的致密核心残骸才是形成黑洞的物质。

目前关于超大质量黑洞形成原因的说法有很多,比如形成于大量恒星致密聚集的一个区域,或由一些恒星形成的小黑洞融合而成等等,其具体形成原因还有待进一步 探索 。

那么黑洞有多大呢?根据施瓦西黑洞半径公式RS=2GM/C2(RS为史瓦西半径,G是万有引力常数,M是天体的质量,C是光速。用这个公式,对于一个与地球质量相等的天体,其史瓦西半径仅有9mm,而太阳的史瓦西半径约为3km。在公式中,G和C都是常数,RS与质量成正比,而且和天体的组成元素也毫无关系,从这样的关系可以看出,质量增加一倍,半径增加一倍,显而易见,这里出现了几何问题。对于一个球体来讲,半径增加一倍,体积增加7倍。这样的变化使视界的重力场越来越小,这样的结果不能不让人感到困惑。就普通的情况而言,两个质量相同的铁球相加,质量增加了一倍,体积也只能增加一倍。就两个质量相同的黑洞而言,把它们加在一起质量和体积也只能增加一倍。可见小黑洞的密度大得不可想象,如10亿t的小黑洞才达到质子的大小,地球质量的黑洞其半径还不到1cm。

目前,天文学家们根据质量的不同将黑洞分类成:恒星级质量黑洞(质量从几倍到几百倍太阳质量)、超大质量黑洞(质量大于几百万倍太阳质量)、介于恒星级和超大质量黑洞之间的中等质量黑洞三大类。按黑洞无毛定律可分为四类:角动量和电荷二者都等于零,而质量不为零的黑洞是施瓦西黑洞;角动量等于零,电荷和质量二者都不为零的黑洞称为Reissner-Nordstrom黑洞;电荷等于零,角动量和质量二者都不为零的黑洞为克尔黑洞;角动量、电荷、质量三者都不为零的黑洞称为克尔——纽曼黑洞。

不过,黑洞吞噬周围气体是有节制的。黑洞在吸积吞噬周围物质时,物质下落释放的引力能会转化为辐射,当吞食的物质累积到一定程度,向外的辐射压会阻止物质的进一步下落。当天体作用于一个粒子上的引力和辐射压刚好平衡时,对应的临界吸积率称作爱丁顿吸积率。一般情况下,爱丁顿吸积率是黑洞吸积物质的最大效率。

观测发现,在宇宙早期,比如宇宙大爆炸之后10亿年内,就存在质量为百亿倍太阳质量的超大质量黑洞。这令人疑惑如果说它是从一个婴儿(种子)黑洞长大的,这个婴儿黑洞得多大?婴儿黑洞如何吞噬周围气体尘埃食物,才能长成实际观测到的大胖子呢?

最自然的一类种子黑洞要寻根于宇宙大爆炸后几亿年左右形成的第一代星系。它们中的大质量恒星快速演化到晚期,发生超新星爆炸,核心残留的天体便是质里约几百倍太阳质量的黑洞。但如果假设种子黑洞是这类恒星级质量黑洞,鉴于质里增长的速度受爱丁顿吸积率限制,那么即使种子黑洞一直以最快速度成长,质置增长到十亿、百亿倍太阳质量所需要的时间也远远超过它的年龄,这就带来了所谓的黑洞成长时间危机问题。

白洞是黑洞的对称物。根据对称性原理,白洞实质上就是黑洞的时间反演,有黑洞解就应有白洞解,无论多少物质一但掉入黑洞就消失了,比太阳大的质量掉入一个“点”中不见了;与黑洞相反,白洞不断向外喷射物质和向外辐射,据推算白洞只能产生于宇宙的初始大爆炸,在用现有的理论无法描述的超密状态中才可能产生白洞。

1974年,霍金提出黑洞具有量子性质的温度辐射,能量可以通过霍金辐射从黑洞中传出,则黑洞不黑。例如10亿t级的小黑洞,根据计算温度可达到10K,即温度高达几千亿度,不但不是“黑”的洞。相反是非常明亮的光源,实际上就是一个白洞,霍金还证明了小黑洞与白洞不可区分,其他科学家们还推测在难以想象的“奇异”状态下,可能发生由黑洞向白洞的转化。而我们的宇宙是否产生于一个超巨型的黑洞转化为白洞的一场大爆炸中仍有待于 探索 。

大质量的星系包括三类星体:一是质量不变的星体,这类星体不发生核聚变;二是恒星,这类星体会发生核聚变,质量会不断损失;三是黑洞,该类星体大质量恒星演化形成的,它会吸收周围物资,质量不断增加。它们在星系中是如何分布呢

在星系中,当星体的质量发生变化,它的质量变化率不等于零,受到星体绕星系质心运动的角速度变化,会导致引力与离心力不能相互抵消。当恒星质量不断损失时,恒星会受到一个向外的“力”,恒星向外加速运动;如果星系中有黑洞,当黑洞质量不断增加时,黑洞会受到一个向内的“力”,黑洞会向内加速运动。结论:一个有黑洞的星系,恒星会分布在星系的外部区域,黑洞会分布在星系的中心区域;如果我们找黑洞,只能在星系中心附近找。

有人认为宇宙本身就是一个大黑洞,也有人认为宇宙中90%以上物质已变成暗物质,大质量的恒星最终的命运会是黑洞吗星系中心存在超大质量的黑洞吗因为任何物质和光进入黑洞,就再也无法从其内逃脱出来,致使观测者无法通过实验直接观看到它。但目前理论认为黑洞周围的吸积盘上的气体,由于摩擦温度会变得极其高,从而发出大量X射线。因此,人们可以通过探测来自宇宙的X射线来探测黑洞,探测黑洞极强的引力在其周围产生的一些效应来研究黑洞,用引力透镜效应和恒星的开普勒轨道运动等来研究黑洞。

目前多数天体物理学家认为天鹅座X—1(Cy—1)就是一个恒星级黑洞,并已探明它是一对双星中的一颗,它一边吞噬其伴星物质,一边发出强烈的X射线。早在1962年,美国的科学工作者贾科尼把X射线计数器放到高空,意外发现了来自太阳和月球以外太空区域一个很强的X射线源,但当时未能确定该X射线源天体的位置。1966年贾科尼和日本学者小田等用准直器调制定位法测出天鹅座X—1,这是人类发现的首个来自宇宙的x射线源,后经一些实验观测,测定出了双星的轨道运动情况,从而推算得出天鹅座X一1的质量是太阳质量的8倍(大于3倍太阳质量),符合恒星级黑洞形成的条件。

超新星是某些恒星演化到末期时灾变性的大爆发,超新星爆发是一颗大质量恒星的壮烈死亡。它的核心残骸将是致密天体——黑洞或中子星。近年来每年都会发现数百颗超新星,其中有代表性的是在1987年2月23日爆发的SNI987A这颗来自大麦哲伦星系的超新星,人们利用哈勃太空望远镜、钱德拉X射线天文台、澳大利亚大天线阵和南双子座望远镜等对SN1987A进行了长期的观察和研究,目前天文学家还在继续寻找这颗死亡恒星残骸的下落。据估计这颗爆发的超新星很可能已变成恒星级黑洞或中子星。

最新黑洞理论认为,在星系中心普遍存在超大质量黑洞。1971年,天文物理学家Lynden-BellD和ReesM首次提出在银河系中心存在一个黑洞——SgrA并建议用射电干涉来寻找它,20世纪90年代以来,地面的天文观测设备和空间x射线望远镜都探测到了来自银河系中心SgrA黑洞的x射线。各国的天文物理学家通过多年研究,并根据实验观测推算出其质量为40~400万倍太阳质量,用射电望远镜观测的大量数据和理论模型越来越支持SgrA黑洞就是银河系中心的超大质量黑洞的说法,有些迹象表明它还有自旋,可能是科尔黑洞。我国的上海天文台科学工作者从1997年开始用高分辨率甚长基线干涉的新技术对SgrA展开观测,得出了相同的结论。

自2004年以来,阿根廷的PierreAuger天文台的科学家用1600个离子探测器和24台特制天文望远镜记录到高能宇宙射线,他们通过对这些宇宙射线的来源分析后认为,这种高能宇宙射线极有可能来源于星系核,星系核中心的超大质量黑洞为之提供了巨大能量。2002年,欧洲研制的用编码孔径成像技术的INTEGRAL卫星上天后,新发现了几十个被认为是超大质量的黑洞。

2010年11月,美国宇航局揭开了一则吊足媒体胃口的“秘密”——地球附近一个年仅30岁的黑洞,这也是人类科学史上发现的最年轻的黑洞。2011年8月,天文学家首次抓拍到黑洞吞噬恒星的过程,这被认为是目前宇宙最神秘、最震撼的情景。照片中的黑洞仿佛魔鬼一般,将一颗接近它的恒星瞬间撕碎变成发光等离子体后消失无形。据悉,照片中的黑洞距地球约40亿光年。2015年8月27日,NASA发布马卡良231星系的近照,马卡良231是拥有双重巨型黑洞的近地球星系,距离地球6亿光年。

为揭开黑洞的神秘面纱,2017年,一项黑洞观测计划,即“事件视界望远镜”(EHT)计划正式启动。按照EHT计划,全世界200多位科学家组成空前庞大的“战斗阵营”,利用全球多地的8个亚毫米射电望远镜及其阵列,组成一个虚拟的望远镜网络,即“事件视界望远镜”,同时对黑洞展开观测。

综上所述,现在采用寻找黑洞的办法是探测来自宇宙的X射线源和确定X射线源的质量,如有来自于致密天体的X射线,且这类致密天体的质量大于3倍太阳质量,则基本认定此类天体为黑洞。现已探明中子星的半径大约是10英里,是恒星级黑洞临界半径的几倍,一个大质量恒星坍缩到更小的尺度变成黑洞的可能性是极大的,但最终要确定黑洞的存在,还有待于黑洞理论的进一步完善和实验的更新验证。目前对于黑洞的对称物——白洞的研究还停留在理论层面,尚无实验上的论证和支持。

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