第一张黑洞照片面世,黑洞是洞吗?里面有什么?

北京时间四月十日21时,在布鲁塞尔、比利时、智利圣地亚哥、上海、中国台北、日本、东京和美国华盛顿举行了六次全球新闻发布会,第一张黑洞照片向公众公布。在上海,EHT项目和中国科学院联合发布了这一重大成果。
 
第一张黑洞照片一发布,屏幕就立刻被刷掉了。那么黑洞是个黑洞吗?黑洞里到底是什么?你可能对这些问题感兴趣:黑洞是如何形成的?黑洞有多黑?科学家是如何得到黑洞的照片的?为什么黑洞照片要花两年时间才能“发展”?同学们跟着编辑一起看吧!
 
 
相关案文:
 

那黑洞,高中地理呢?你是怎么参加考试的?

那黑洞,高中物理呢?你是怎么参加考试的?

黑洞能通向另一个世界吗?关于黑洞必须说出的七个秘密。

 
 
 

人类第一次拍摄黑洞照片。

图片来源和版权:事件视觉望远镜合作组织

黑洞位于处女座一个巨大的椭圆星系M87的中心,距地球5500万光年,约为太阳质量的65亿倍。这张照片显示了5000万多年前的情况。

它的核心区域有一个阴影,周围是新月的光环。在视觉界面双筒望远镜和随后的数据分析过程中,科学家发现所观察到的黑洞阴影与相对论预测的几乎完全相同,后者再次悲叹爱因斯坦的伟大。
 
 
什么是科普黑洞?
 

“黑洞”不是一个洞。


 
在宇宙的早期,从非常大的、超大质量的恒星中,我们知道恒星的寿命越长,因为引力越大,恒星很快就不会抵抗大质量的引力和崩塌。在重力作用下,恒星自身燃烧得更快,最后超新星爆发,大部分物质被吹出,形成星系、星云,中心的碎片将形成中子星或黑洞。

一颗普通恒星是稳定的,因为它的核聚变反应产生的辐射压力正好抵消了它想要崩溃的引力。然而,当一颗恒星耗尽燃料时,这种平衡就失去了,它的核心开始缩小。现在可能会发生什么事。
 

如果恒星的质量和太阳的质量差不多,它的最终状态将是白矮星。没有更多的熔合,只有较重的元素,如氧、碳等,然后慢慢冷却。

但是,由于电子的简并压力,它不会进一步崩溃,这是由于原子中的电子是费米子,不能占据相同的状态。
 

所以,如果你把这些原子推到一起,它们的电子就会上升到越来越高的能级。这个压力精确地平衡了质量小于太阳质量的1.4倍的恒星的引力,也就是切达塞卡极限。

但是如果恒星的质量更大,它就会继续在这个状态之外崩溃。它融合了更重的元素。它的质子可以捕获电子,产生中子,在这个过程中,超新星释放出大量的中微子。这颗恒星现在密度更大,几乎全部由中子组成。这一次它是由中子简并压力支撑的,只要恒星的质量小于2≤3,太阳的质量就足够了。

好吧。最后,假设恒星的质量更大。是太阳质量的10倍。它将到达白矮人阶段,并继续崩溃。它将成为一颗中子星,但它仍在缩小。没有别的东西支持它,所以它变得越来越密集,最终,它塌缩成包含在暗半径中的恒星的整个质量,它就变成了一个黑洞。

这是恒星质量黑洞的形成。至于那个超大质量的黑洞,它是在现有的小黑洞合并后产生的。

根据爱因斯坦的引力场方程,如果大量物质集中在空间的某一点上,就会在奇点周围形成时空畸变的“视界”,一旦进入这个界面,即使光子也无法逃逸。

这个预言是在1916年提出的,但直到1967年普林斯顿大学的核物理学家约翰才提出。惠勒刚刚在演讲中第一次使用了“黑洞”这个词,并迅速传播开来。

神秘的“黑洞”

黑洞是一个极端的天体,一定范围的光无法逃脱,完全黑暗,这个范围被称为地平线。地平线外的光线如此弯曲,黑洞后面的恒星出现了,黑洞以巨大的引力拉起了一道光幕,通常只有当它吞噬恒星时,我们才能找到看不见的巨人。

 
黑洞对宇宙有非常重要的影响。宇宙有两个未来,其中一个是巨大的黑洞使宇宙再次终结,并返回到奇点。然而,最新的理论表明,黑洞也是缓慢蒸发的,蒸发的方式是霍金辐射,这意味着在“真空”宇宙中,根据海森堡不确定原理,将在瞬间产生一对正负虚拟粒子,然后在瞬间消失,以符合能量守恒。

黑洞视界之外也不例外。StephenWilliamHawking推测,如果在黑洞外产生一对虚拟粒子,一个会被吸引,另一个会逃逸。如果是这样,则逃逸粒子获得能量,而不需要相反的粒子湮没就能逃逸到无穷远。在外面的世界里,它看起来就像一个黑洞发出粒子。

这一猜想后来得到证实,即这种辐射被命名为霍金辐射。因为它向外带来能量,它吸收了黑洞的部分能量,黑洞的质量逐渐减少和消失;它也向外传送信息,所以它不违反信息定律。因此,宇宙的命运现在更有可能被撕裂。