M87星系黑洞的发现过程

M87星系黑洞的发现过程,第1张

科学家是利用位于夏威夷莫纳克亚的81米的弗雷德里克C吉列双子座望远镜在夏威夷发现这个巨大黑洞的,它的体积比预想的大一倍。它发现于M87星系,后者距离地球五千万光年远,是目前最大最远的星系。

M87星系黑洞的出现并非新闻,2010年便有荷兰研究小组报告称该黑洞正在偏离自己的星系“家园”,且其规模之巨大很可能由于它是两个单独黑洞合并而成的。这期间,很多关于M87黑洞的看法出炉,不过即使是最大胆的假设,也只试想它可能会有30亿倍太阳质量,比其真实分量少了一半还多。但要知道通常天文概念所述的“超大质量黑洞”,不过只是10倍至10万倍太阳质量的范围。

1 中国古代天文知识题

第1题

太阳系最大的行星是什么?

A 太阳

B 木星

C 土星

D 天王星

第2题 太阳表面的温度是多少?

A 5000度左右

B 600度左右

C 10000度

D 6000度左右

第3题 太阳系最小的行星是什么?

A 水星

B 木星

C 冥王星

D 天王星

第4题 水星上真的有水吗?

A 有,因为它名字上的第一个字是“水”

B 没有,因为它离太阳太近,水被蒸发了

C 不太清楚……

D 我不知道

第5题 土星的光环是由什么物质组成?

A 沙砾、太空垃圾、花岗岩

B 沙砾、石块、冰块、尘埃

C 垃圾、水泥、石块

D 沙砾、石块、尘埃

第6题 黑洞是什么?

A 黑黑的山洞

B 一种战斗机的名字

C 一种看不见,但吸力极大的天体,吸进物质时,会射出强烈的X射线

D 一种小行星的名字

第7题 白洞是什么?

A 与黑洞相反,不吸噬物质只喷出物质的天体

B 黑洞的一种

C 白色的山洞

D 不知道……

第8题 冥王星为什么被迫降级?

A 因为它不是行星

B 因为它是恒星

C 因为它太小了,比月球还小,而现在发现在柯依伯带里仍有许多比冥王星大的小行星

D 不知道……

第9题 地外文明星球存在吗?

A 不存在

B 存在

C 这还是个谜

D 不清楚……

2 我要300道关于天文常识的选择题或简答题

现在通用的历法的前身是儒略历,它起源于: (C ) A、古巴比伦 B、古代中国 C、古罗马 D、古埃及 下弦月观测月亮的时间和方位是: (D ) A、傍晚,西部天空 B、上半夜, 东部天空 C、下半夜,西部天空 D、下半夜,东部天空 脉冲星的密度高达10亿吨/立方厘米,它主要是由_B__组成。

(B ) A 、质子 B 、中子 C、电子 我国现行的农历如何置闰?C (A)“十三月”法 (B)8年3闰法 (C)19年7闰法 (D)400年97闰法 北京时间8月13日凌晨4点对应格林尼治标准时几点?8月12日20;00点 当金星西大距时,什么时候比较适合观测? 黎明 发现行星运动三大定律的天文学家开普勒是哪国人?德国 太阳黑子的温度与周围光球相比怎样?低1000度 因此显得黑 卡西尼号除探测了土星之外,还探测过哪颗行星?木星 距离银河系最近的河外星系是哪个星系? 大小麦哲伦星系 或 仙女座M31 按干支记年法,2008年是B A 癸未 B 戊子 C 甲午 D 辛亥 20世纪曾出现了不少为人类带来无限惊喜的彗星,请说出其中3颗以上的名字?百武彗星 海尔-波谱彗星 威斯特彗星 人类第一个把望远镜用于天文观测的科学家观测了哪个天体?伽利略 月球、太阳、金星 离地球最近的行星是 (A) A、金星 B、水星 C、火星 太阳系中质量最大的行星是( C ) A、火星 B、土星 C、木星 D、天王星 太阳系中自转最快的行星是(A ) A、木星 B、土星 C、天王星 D、海王星 太阳系中自转最慢的行星是( B ) A、水星 B、金星 C、地球 D、火星 太阳黑子位于太阳大气的(A ) A、光球层 B、色球层 C、日冕 D、对流层 太阳耀斑位于太阳大气的( B ) A、光球层 B、色球层 C、日冕 D、对流层 太阳的能量来自于( C ) A、化合反应 B、分解反应 C、核聚变 D、核裂 太阳系行星中在地球上看起来最明亮的是(B ) A、水星 B、金星 C、火星 D、木星 下列卫星中,哪一个的自转周期与公转周期相同( D ) A、冥卫一 B、木卫一 C、土卫一 D、月球 太阳系中最大的火山是( C ) A、维苏威火山 B、五大连池 C、奥林匹斯火山 D、马特峰 伽利略号探测器(Galileo)探测的目标为 (B ) A 金星 B 木星 C 土星 D 火星 1994年撞击木星的彗星名叫 ( D ) A、百武彗星 B、哈雷彗星 C、海尔-波普彗星 D、苏梅克-列维9号 狮子座流星雨与哪颗彗星有关? ( A ) A 谭普-塔特尔彗星 (et Temple-Tuttle) B 斯威夫特-塔特尔彗星 (et Swift-Tuttle) C池-谷关彗星 (et Ikeya-Saki) 内行星在哪一个时候最适宜观察? ( A ) A 东大距 B 上合 C 西大距 D冲 第一颗小行星是谁发现的? ( A ) A 皮亚齐 B 奥伯斯 C 基普索恩 通常说某个天体的视差是多少,视差表示所观测天体的__B___。 A 角度 B 距离 C 天体大小 33、太阳的周年视运动是__A_____的反映。

A 地球公转 B 地球自转 C 太阳公转 某地的地理纬度和北极星的地平高度之间有_A___的关系。 A 两者相等, B 前者大于后者, C 前者小于后者,D 不确定 埃及人利用哪一颗天体制定365日的历法? ( C ) A 太阳 B 月球 C 天狼 猎犬座中的星系M51(NGC5194)是___A____。

A 旋涡星系 B椭圆星系 C不规则星系 M1蟹状星云(Crab Nebula)位于哪个星座? ( B ) A 巨蟹座 B 金牛座 C 天蝎座 白矮星的质量不能超过钱德拉塞卡极限,钱德拉塞卡极限大约是多少个太阳质量? ( A ) A 144 B 30 C 24 以下哪个不是“神舟六号”载人飞船首飞梯队的宇航员( 2 ) (2) 杨立伟 (3) 聂海胜 (4) 翟志刚 (5) 费俊龙 第十一届国际天文奥林匹克竞赛的举办国是( 3 ) (2) 乌克兰 (3) 印度 (4) 俄罗斯 (5) 美国 我国获得第28届IAU(国际天文联合会)主办权的城市是( 2 ) (2) 北京 (3)上海 (4) 大连 (5) 广州 马头暗星云位于( 5 ) (2) 武仙座 (3) 天琴座 (4) 金牛座 (5) 猎户座 类星体的吸收线分别为A,B,C,D四种,其中A型的宽度可达( 3 ) (2)100埃 (3) 1000埃 (4) 10000埃 (5) 100000埃 我国于2004年开始实施探月工程,第一阶段任务是发射( 2 )的嫦娥一号月球探测器。 (2)作绕月球飞行 (3) 到月球着陆 (4) 在月球上采集月土样品 (5) 载人登月 梵蒂冈教皇曾经跪着和一位科学家交谈,这位科学家是(4 ) (2)伽利略 (3)爱因斯坦 (4)霍金 (5)索恩 中文星名“天津四”对应的西方星名是( 5 ) (2) 御夫α (3) 半人马α (4) 双子α (5) 天鹅α 12月14日18时45分出现极大的是( 3 )流星雨。

(2) 猎户座 (3) 双子座 (4) 金牛座 (5) 狮子座 冥王星已发现的卫星数为( 5) (2)0 (3)1 (4)2 (5)3 2006年出现的日、月食次数总共是( 2 )次 。 (2) 少于3次 (3) 4 (4) 6 (5) 至少7次 下一次发生在中国境内的月全食的时间是( 2 ) (2) 2007年3月4日 (3) 2007年3月19日 (4) 2007年8月 28日 (5) 2008年8月1日 中国目前拥有的南极陨石约为( 4 )颗。

(2) 50 (3) 500 (4)5000 (5)10000 以下哪一点不是折射式望远镜的优点( 5 ) (2)成像稳定 (3)视场大 (4)耐用,维修保养容易 (5)没有色差 月球上主要月海有(3 )个(2) 5 (3) 9 (4) 12 (5)16 外行星最佳观测时间应选在( 2 )时刻。 (2)冲 (3)东方照 (4)合 (5) 西方照 在2006年9月。

3 天文知识单选

1、选c,那时候月亮不再天上,牛郎织女都很亮,看的很清晰2、选b,极光,太常识的东西了,太阳的粒子只能被引入高纬度地区和大气电离作用产生极光3,选c,春分的时候太阳直射赤道,在中国地区,越靠北的地方太阳倾斜的越厉害。

那日晷的真的影子越长。

选a,具体你的可以百度一下的。比我说的清楚 5,选c。

金牛座M1,在金牛座ζ星的附近,有一个著名的大星云,英国的一位天文学家根据它的形状把它命名为“蟹状星云”。

本世纪的天文学家推断出蟹状星云是1054年一次超新星爆发的产物。而1054年的超新星爆发,在我国古代天文学文献中有十分详细的记载。

6、选c。

宝瓶座a星是2,95等,而另一个是2,9等7、选d,这段时间还可以看见的8,选c,历在天文学中主要指按月亮的月相周期来安排的历法。

以月球绕行地球一周(以太阳为参照物,实际月球运行超过一周)为一月,即以朔望月作为确定历月的基础,一年为十二个历月的一种历法。在农业气象学中,阴历俗称农历、殷历、古历、旧历,是指中国传统上使用的夏历。

而在天文学中认为夏历实际上是一种阴阳历。9。

东面的时间早,北京东八区,格林尼治是0区,所以选c。

4 天文知识单选

1、选c,那时候月亮不再天上,牛郎织女都很亮,看的很清晰

2、选b,极光,太常识的东西了,太阳的粒子只能被引入高纬度地区和大气电离作用产生极光

3,选c,春分的时候太阳直射赤道,在中国地区,越靠北的地方太阳倾斜的越厉害。那日晷的真的影子越长。

4。选a,具体你的可以百度一下的。比我说的清楚

5,选c。。金牛座M1,在金牛座ζ星的附近,有一个著名的大星云,英国的一位天文学家根据它的形状把它命名为“蟹状星云”。本世纪的天文学家推断出蟹状星云是1054年一次超新星爆发的产物。而1054年的超新星爆发,在我国古代天文学文献中有十分详细的记载。

6、选c。。。宝瓶座a星是2,95等,而另一个是2,9等

7、选d,这段时间还可以看见的

8,选c,历在天文学中主要指按月亮的月相周期来安排的历法。以月球绕行地球一周(以太阳为参照物,实际月球运行超过一周)为一月,即以朔望月作为确定历月的基础,一年为十二个历月的一种历法。在农业气象学中,阴历俗称农历、殷历、古历、旧历,是指中国传统上使用的夏历。而在天文学中认为夏历实际上是一种阴阳历。

9。东面的时间早,北京东八区,格林尼治是0区,所以选c

5 天文知识 100道题目,附答案,跪求啊

01、离地球最近的行星是 (A) A、金星 B、水星 C、火星 02、太阳系中质量最大的行星是( C ) A、火星 B、土星 C、木星 D、天王星03、太阳系中自转最快的行星是(A ) A、木星 B、土星 C、天王星 D、海王星04、太阳系中自转最慢的行星是( B ) A、水星 B、金星 C、地球 D、火星05、太阳黑子位于太阳大气的(A ) A、光球层 B、色球层 C、日冕 D、对流层06、太阳耀斑位于太阳大气的( B ) A、光球层 B、色球层 C、日冕 D、对流层07、太阳的能量来自于( C ) A、化合反应 B、分解反应 C、核聚变 D、核裂08、太阳系行星中在地球上看起来最明亮的是(B ) A、水星 B、金星 C、火星 D、木星09、下列卫星中,哪一个的自转周期与公转周期相同( D ) A、冥卫一 B、木卫一 C、土卫一 D、月球10、太阳系中最大的火山是( C ) A、维苏威火山 B、五大连池 C、奥林匹斯火山 D、马特峰11、伽利略号探测器(Galileo)探测的目标为 (B ) A 金星 B 木星 C 土星 D 火星12、1997年10月15日,有一颗探测器飞向土星,将于2004年飞临土星,这个探测器是( B ) A、旅行者1号 B、卡西尼号 C、奥德赛 D、旅行者2号13、太阳系中大气活动最猛烈、表面风速最快的行星是( B ) A、天王星 B、海王星 C、冥王星 D、水星14、下列行星中,会发生凌日现象的是 ( A ) A、金星 B、火星 C木星 D、土星15、下列行星中,会发生冲日现象的是 ( D ) A、水星 B、金星 C、地球 D、木星16、近地小行星中,穿越地球轨道的称为 ( B ) A、阿莫尔型 B、阿波罗型 C、阿姆斯特朗型 D、阿耆尼型17、1994年撞击木星的彗星名叫 ( D ) A、百武彗星 B、哈雷彗星 C、海尔-波普彗星 D、苏梅克-列维9号18、下列行星中,卫星最多的是 ( B )A、木星 B、土星 C、火星 D、海王星19、长庚是中国古代对哪一颗行星的称呼? ( B ) A 水星 B 金星 C 火星 20、狮子座流星雨与哪颗彗星有关? ( A ) A 谭普-塔特尔彗星 (et Temple-Tuttle) B 斯威夫特-塔特尔彗星 (et Swift-Tuttle) C池-谷关彗星 (et Ikeya-Saki) 21、内行星在哪一个时候最适宜观察? ( A ) A 东大距 B 上合 C 西大距 D冲 22、第一颗小行星是谁发现的? ( A ) A 皮亚齐 B 奥伯斯 C 基普索恩 23、人们日常所用的时间是(C) A 恒星时, B 真太阳时, C 平太阳时24、太阳直射北回归线是24节气中的(C) A 春分, B 秋分, C 夏至, D 冬至25、肉眼看来,星空中最亮的恒星是___C____。

A大角星 B织女星 C天狼星26、冬夜星空中最具代表性的星座是 ( B ) A大犬座, B猎户座 C双子座 D金牛座27、春夜星空最突出的星座是___A____。A狮子座 B室女座 C天蝎座28、轩辕十四位于哪一个星座? ( C ) A 仙王座 B 大熊座 C狮子座29、以下哪颗星与冬季大三角无关? ( B ) A 参宿四 B 心宿二 C 南河三30、古诗十九首:迢迢牵牛星,皎皎河汉女请问织女星位于哪一个星座? (C) 仙女座 B 室女座 C 天琴座31、第一个进入太空的宇航员是__B____。

A 阿姆斯特朗 B 加加林 C 查理杜克 32通常说某个天体的视差是多少,视差表示所观测天体的__B___。A 角度 B 距离 C 天体大小33、太阳的周年视运动是__A_____的反映。

A 地球公转 B 地球自转 C 太阳公转34、按星区划分,全天共有__C___个星座。A 28,B 68,C 8835、某地的地理纬度和北极星的地平高度之间有_A___的关系。

A 两者相等, B 前者大于后者,C 前者小于后者,D 不确定36、埃及人利用哪一颗天体制定365日的历法? ( C ) A 太阳 B 月球 C 天狼37、中子星的密度高达10亿吨/立方厘米,它主要是由 B 组成。A 质子,B 中子,C 电子38、猎犬座中的星系M51(NGC5194)是___A____。

A 旋涡星系 B椭圆星系 C不规则星系39、M1蟹状星云(Crab Nebula)位于哪个星座? ( B ) A 巨蟹座 B 金牛座 C 天蝎座40、白矮星的质量不能超过钱德拉塞卡极限,钱德拉塞卡极限大约是多少个太阳质量? ( A ) A 144 B 30 C 2441在天球上两个天体之间的距离的量度单位是( C )。 (A) 光年 (B) 秒差距 (C) 天文单位 (D) 角度单位 42我国正在建造的LAMOST望远镜的等效口径大概是( D )米。

(A) 06 (B) 4 (C) 10 (D) 100米以上 43 国家天文台的大多数光学望远镜属于( C)。 (A) 折射式望远镜 (B) 反射式望远镜 (C) 折反射式望远镜 (D) 地平式望远镜44 天文单位的定义是(C )。

(A) 相对日地张角为一个角秒的天体的距离 (B) 光线一年时间里传播的距离 (C) 地球到太阳的平均距离 (D) 光线从太阳到地球所需的时间 45 假如地球轨道上有一颗没有自转的小行星, 那它上面某个地方昼夜交替的周期按照地球的时间单位是( B)。 (A) 没有昼夜交替 (B) 一天 (C) 一个月 (D) 一年46 1931年Karl Jansky 用它的射电望远镜探测到了来自地球以外的射电信号,这个信号每天(C )4分钟到达,说明它不是来自太阳,而是太阳系外天体。

(A) 提前 (B) 推迟 (C) 。

6 天文学知识题

01、离地球最近的行星是 ( )A、金星B、水星C、火星 02、太e799bee5baa6e78988e69d8331333238653933阳系中质量最大的行星是( )A、火星B、土星C、木星 D、天王星 03、太阳系中自转最快的行星是( )A、木星B、土星C、天王星D、海王星 04、太阳系中自转最慢的行星是( )A、水星B、金星C、地球 D、火星 05、太阳黑子位于太阳大气的( )A、光球层B、色球层C、日冕D、对流层 06、太阳耀斑位于太阳大气的( )A、光球层B、色球层C、日冕D、对流层 07、太阳的能量来自于( )A、化合反应B、分解反应C、核聚变D、核裂 08、太阳系行星中在地球上看起来最明亮的是( )A、水星B、金星C、火星D、木星 09、下列卫星中,哪一个的自转周期与公转周期相同( )A、冥卫一B、木卫一C、土卫一D、月球 10、太阳系中最大的火山是( )A、维苏威火山B、五大连池C、奥林匹斯火山D、马特峰 11、伽利略号探测器(Galileo)探测的目标为 ( )A 金星 B 木星 C 土星 D 火星 12、1997年10月15日,有一颗探测器飞向土星,将于2004年飞临土星,这个探测器是( )A、旅行者1号B、卡西尼号C、奥德赛D、旅行者2号 13、太阳系中大气活动最猛烈、表面风速最快的行星是( )A、天王星 B、海王星C、冥王星D、水星 14、下列行星中,会发生凌日现象的是A、金星B、火星C木星D、土星 15、下列行星中,会发生冲日现象的是A、水星B、金星C、地球D、木星 16、近地小行星中,穿越地球轨道的称为A、阿莫尔型B、阿波罗型C、阿姆斯特朗型D、阿耆尼型 17、1994年撞击木星的彗星名叫A、百武彗星B、哈雷彗星C、海尔-波普彗星D、苏梅克-列维9号 18、下列行星中,卫星最多的是A、木星B、土星C、火星D、海王星 19、长庚是中国古代对哪一颗行星的称呼?A 水星B 金星C 火星 20、狮子座流星雨与哪颗彗星有关?A 谭普-塔特尔彗星 (et Temple-Tuttle)B 斯威夫特-塔特尔彗星 (et Swift-Tuttle)C池-谷关彗星 (et Ikeya-Saki) 21、内行星在哪一个时候最适宜观察?A 东大距B 上合C 西大距D冲 22、第一颗小行星是谁发现的?A 皮亚齐B 奥伯斯C 基普索恩 23、人们日常所用的时间是()A 恒星时,B 真太阳时, C 平太阳时 24、太阳直射北回归线是24节气中的()A春分,B秋分,C夏至,D冬至 25、肉眼看来,星空中最亮的恒星是_______。

A大角星B织女星C天狼星 26、冬夜星空中最具代表性的星座是A大犬座B猎户座C双子座D金牛座 27、春夜星空最突出的星座是_______。A狮子座B室女座C天蝎座 28、轩辕十四位于哪一个星座?A仙王座B大熊座C狮子座 29、以下哪颗星与冬季大三角无关?A参宿四B心宿二C南河三 30、古诗十九首:迢迢牵牛星,皎皎河汉女请问织女星位于哪一个星座?A仙女座B室女座C天琴座 31、第一个进入太空的宇航员是______。

A 阿姆斯特朗B加加林C 查理杜克 32通常说某个天体的视差是多少,视差表示所观测天体的_____。A角度B距离C天体大小 33、太阳的周年视运动是_______的反映。

A地球公转B地球自转C太阳公转 34、按星区划分,全天共有_____个星座。A 28,B 68,C 88 35、某地的地理纬度和北极星的地平高度之间有____的关系。

A两者相等B前者大于后者C前者小于后者D不确定 36、埃及人利用哪一颗天体制定365日的历法?A 太阳 B 月球 C 天狼 37、中子星的密度高达10亿吨/立方厘米,它主要是由___组成。A 质子B 中子C 电子 38、猎犬座中的星系M51(NGC5194)是_______。

A旋涡星系B椭圆星系C不规则星系 39、M1蟹状星云(Crab Nebula)位于哪个星座?A巨蟹座B金牛座C天蝎座 40、17白矮星的质量不能超过钱德拉塞卡极限,钱德拉塞卡极限大约是多少个太阳质量?A144 B30 C24 Part2 填空(每空一分,共40分) 01、和狮子座流星雨相关的彗星的回归周期约为____年。 02、通过特殊望远镜可以看到太阳光球层上布满了密密麻麻的颗粒状结构,这种结构称为太阳的_____结构。

03、月球绕地球公转的轨道称为_____。 04、月食分为月全食和______两种,它只能发生在农历的_____。

05、月全食包括五个阶段,即____、_____、_____、_____和_____。 08、日食只能发生在___日,即农历的___。

09、近年来,用远紫外和X射线观测,发现日冕的某些特殊位置上出现暗区,称为___。 10、太阳系的大多数行星自转方向与公转方向相同,例外的有 和 ;另外, 的自转轴和公转轴几乎垂直,差不多是"躺"在轨道上自转。

11、已知北京的地理纬度为北纬40度,那么在春分日、秋分日、冬至日及夏至日北京正午时太阳的地平高度分别为_____、_______、_______、______。 12、风霜雨雪主要发生在地球大气的_____层;臭氧层位于地面上空大约____ 千米的______层内。

13、北斗七星属于___星座,古书上说:"斗柄东指,天下皆_______"。 14、天狼星和它附近的一颗暗星组成一对_______,天狼星伴星是一颗_______。

15、20世纪60年代发现的射电脉冲星被证明是高速自转的_______,它的半径为_____千米左右。 16、星系是由。

两面性带来的矛盾、复杂、善变与不稳定。由双子座的神话可以看到,双子座的最亮的两颗星的代表,卡斯托尔和波吕克斯一半时间生活在天上,一半时间生活在死亡的国度冥界。这赋予了双子座与生俱来的光明与黑暗的特质。黑暗是隐藏的,光明是外在的。因此双子座表现在人前的是天上的一面,阳光的一面。他们在人前是活跃的、快乐的、众人的开心果,纯真善良可爱。

黑暗的一面会在自己一个人的时候表现出来,因此双子座很需要一个个人的空间来释放这种黑暗。双子内心有很多不快乐,很多黑色的想法甚至有很多坏习惯,但是他们不会表现出来,他们不希望别人的评头论足招致一些不必要的麻烦。他们心烦的事情够多了。他们希望表现在人前是理智聪明,给人带来快乐的。黑暗与光明的两面特质造成了双子座的天生的矛盾个性,内心不断的冲撞,不稳定的特质。

所以当你很熟悉一个双子座的时候,你会发现他阴晴不定,情绪变动很快,其实这使他们内心冲撞的外在表现。如果说双子座到底在为什么矛盾和冲撞,他们自己也不清楚,天生如此。正因为内心矛盾导致他们拼命的吸收咨询,同时干很多事情

,把自己的时间填的满满的。他们最忍受不了无聊闲着没事请做,因为一旦停下来就会感受到内心的黑洞,迷茫没有方向的黑洞,很可怕。

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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