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2019年4月,人类历史上第一张黑洞照片公布,世界各国科学家利用事件视界望远镜对5350万光年以外的M87星系核心处的超大质量黑洞进行了成像,让我们见识到了黑洞的模样。
黑洞是一种非常诡异的天体,最初由爱因斯坦的广义相对论所预言。由于具备着无与伦比的引力,连光都无法逃脱,因此我们是无法直接观测到它的。所以,在很长一段时间里,黑洞都只是停留在理论层面。
随着射电望远镜的诞生,以及人类意识到黑洞的吸积盘和辐射的存在,我们可以渐渐地从侧面来观测这些宇宙怪兽。即便如此,还是有很多人不太能够接受奇点的概念,认为所有的物质被集中在一个没有体积的空间内是一件非常不可思议的事,于是对黑洞提出了质疑,并且还创造出一些概念,来代替黑洞的理论。
前不久,我们介绍了玻色子星的概念,这也是一些人认为可以代替黑洞的理论。今天,咱们再来介绍一种理论上的天体,它也是被用来质疑黑洞而创造的概念——暗星。
根据广义相对论,科学家们理解了宇宙空间是如何扭曲的。同时,我们知道,当一颗大质量恒星死亡时,它的核心会开始坍缩。如果这个核心的质量超过太阳的3倍,那么它就会将所有物质挤压到一个没有任何体积的空间点上,这就是奇点,而这个天体就是我们所说的黑洞。
根据黑洞质量的不同,它们所能控制的宇宙空间范围也不同。质量越大的黑洞,能够吞噬越远的光。而那个恰好能够让光无法逃脱的边界,就叫做黑洞的事件地平线,其内部区域就叫事件视界。
任何闯入黑洞事件视界的物质,甚至是光,从此都不可能再逃离黑洞的魔爪,因此在事件视界内的所有空间,我们都是观测不到的。在事件视界之外,或许我们还有机会看到一些东西。
那么问题来了,如果这些人真的要否定黑洞,那就要提出新的理论来解释这些宇宙现象,他们要提出什么理论呢?
关于黑洞,最主要的争论焦点之一,就是奇点,很多科学家不喜欢接受“无限”的概念,而奇点偏偏就是无限小的空间、无限大的密度和时空曲率,这是他们所无法接受的。他们认为,这种被称为黑洞的天体虽然的确将物质压缩到了极小的空间内,但绝不是无限小,而是有一个极限——普朗克核心。
根据量子力学,随着空间、长度的不断切割,它是有一个最小极限的,这个极限就是普朗克长度,也就是1.6*10^-35米。诚然,这个尺寸也是小得惊人了,但绝对不是0。某些科学家相信,在所谓的黑洞核心处,存在的并不是一个没有体积的奇点,而是缩小到普朗克长度就到达极限的普朗克点。
如果核心处真的是普朗克点,那么这种天体理论上就不具备事件地平线,也就是说它不可能吞噬光。这看起来和实际观测是有矛盾的,因为我们确实观测到了无法看到光的天体和空间。
科学家指出:这是因为普朗克点附近引力虽然不足以将光都吞噬,因此它不能叫做黑洞,我们可以称之为暗星或者普朗克星。但它同样具有着相当强大的引力,这就导致它周围的空间的确表现得和黑洞的事件地平线非常雷同。想要分辨出二者的区别,对于观测设备的要求将会非常非常高,而这又远远超出了人类现有的观测能力,因此蒙蔽了人类的双眼。
尽管听起来可能有点不可思议,但是目前来说我们也没有办法完全推翻普朗克核心的这个概念。解决极端的问题,就是要用极端的方法和概念。因此,虽然普朗克星的概念仍然只是个雏形,但不论它最终成立与否,我们都没有必要对它横加指责。
实际上,它也有一定的意义。因为在研究这个概念的同时,我们甚至有机会解决另一个宇宙谜题,那就是暗物质之谜。
根据科学家的研究,暗物质占据了宇宙85%的质量,但是除了引力之外,不与可见物质发生任何相互作用。因此,长期以来,除了通过暗物质对可见物质的引力干扰之外,我们没有其他研究这种神秘物质的更好办法。
而最近,德国弗劳恩霍夫科学算法与计算研究所的物理学家Igor Nikitin发表论文表示:普朗克星和暗物质之间,或许隐藏着我们还不知道的秘密。
他认为,如果所谓的黑洞真的是理论上的普朗克星的话,其普朗克核心可能会释放出一些粒子到宇宙空间中。这些粒子有可能是人类已知的,也可能是仅仅存在于理论上的,甚至是完全未知的。也就是说,它也有可能就是暗物质的本质。
Nikitin进一步阐述:如果我们以为是黑洞的天体真的是普朗克星,那么它们就有可能不断地放出暗物质流,这或许可以解释星系内部恒星运动的规律,这也是科学家们最初确认暗物质存在的主要证据。
当然了,他的这篇文章也都是一种猜想,而且成立的可能性并不高,因为暗物质对于宇宙的影响绝不仅仅是导致星系中恒星运行规律与可见物质的引力不匹配那么简单。但是,科学家们质疑黑洞的想法仍然在很长的时间内都难以被推翻。
在未来,科学家们有可能还会提出更多的概念来代替黑洞,而陷于目前的科学水平,我们也的确很难证明奇点是否真的存在。如果奇点不存在,那么宇宙大爆炸理论恐怕也将重新建立。
因此,作为联系着宇宙中许多谜题的关键,黑洞遭受质疑意味着其他理论可能也会面临挑战。随着替代理论越来越多,我们可能会发现越来越多其他方面的宇宙谜题。在确定奇点这个概念是否真实存在之前,恐怕这样的争论还将持续很久……
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黑洞是一种极为神秘的天体,它们的存在和力量一直都是天文学家关注的重点之一。这些天体在宇宙中自成一派,它们的引力场异常强大,能够吞噬附近的物质甚至扭曲时空,让光线无法逃脱。
黑洞的形成也是宇宙演化的重要组成部分,它们可能产生于恒星末期爆炸留下的遗体,也可能是两个相互靠近合并的恒星,在它们旋转、崩塌、瓦解和合并的过程中形成。
黑洞的引力可以弯曲、扭曲或绕射光线,这会产生多种物理的现象,其中引力透镜的效应是如此,通过引力透镜的效应,黑洞因此可以增强局部的光亮度,使人们在观测非常遥远的星系时能够起到有利的作用。
同时,黑洞还具备雷曼塞子振荡等现象,在黑洞的边缘会发生物质的震荡和形变。此外,拉直效应和重力红移也是黑洞表现出来的引人入胜的现象。
其中,拉直效应表明在物质进入黑洞的过程中,它们所受到的引力能够将它们拉直,产生类似于激波的效应。重力红移则能够使我们观测到来自黑洞的光线具有红移,即使它们是从高能量状态射出的也可以很好的解释。
黑洞的克星?探索宇宙中一种可以抵御其毁灭力量的神秘星体尽管黑洞的力量在宇宙中无与伦比,但是它们并非没有竞争对手。实际上,在宇宙中存在一种能够战胜黑洞的类星体。这颗类星体是由超大质量黑洞和高能量的物质云组成的天体,它们具有非常强大的辐射能力,甚至可以与黑洞匹敌。
类星体的组成包括了一个超大质量黑洞和大量的物质云,其形成的原因可能是,物质云被引力吸引汇聚至一个中心点并与该处的黑洞融合形成。尽管类星体的能量和黑洞相当,但它们的质量并不大,这是与黑洞不同的地方。
同时,类星体也具备相当特殊的能力,在宇宙中可以轻松的击败黑洞。其最大的特征是能够释放出极大的能量,尤其在可见光波段的辐射极强,甚至有着比整个银河系星系还要亮的能量输出。
这种高能辐射可以受到引力透镜效应的影响,对于天文学家观测星系和行星也具有重要的作用。
但类星体的生存环境与黑洞类似,它们与黑洞一样也生存在远离太阳系的深空之中。虽然人类很难直接观测到类星体,但是它们的辐射和其他反应物质,可以给人类带来许多关于宇宙和宇宙演化的重要信息。
为什么这种星体能够战胜黑洞的力量?其卓越的物理学特性猜测类星体的高能辐射可以与黑洞的重力作用相抗衡,内部的物质云很可能会释放出大量的物质,比如可见光、X射线和紫外线等,其能量足以抵抗黑洞的重力塌缩作用,同时能够影响周围的天体,并维持着类星体的稳定状态。
类星体还能抵抗其他行星和黑洞的力量,如扭曲效应和爆炸,通过释放的能量来维持自身的动态稳定。
其次,类星体的生存策略可能与黑洞的不同。黑洞通过吞噬周围的物质来增加自身的质量,而类星体内部的物质云则往往不会被黑洞完全吞噬,而是以环状结构存在。这种策略使得类星体能够释放足够的辐射来抵抗黑洞的引力,同时又对其他的行星产生作用。
因此类星体的生存策略还包括了维持自身的能源供应。它们需要源源不断地吸收周围的物质来维持辐射输出,这与黑洞通过吞噬物质来维持自身状态的原理类似。类星体通过尝试吞噬周围的星际物质来维持自身的稳定,形成独特的物质供应链条。
综上所述,类星体之所以能够与黑洞竞技,是因为它们具有独特的特征和生存策略。类星体通过释放高能辐射和持续吞噬周围的物质来维持自身的状态,从而与黑洞的力量相抗衡,并在宇宙中获得巨大的能量输入。
同时,类星体也可能够抵御宇宙中的复杂环境,对抗可能存在的坍缩、扭曲、扩张、爆发等未知现象。这些特殊之处和生存策略让类星体能够在宇宙中战胜黑洞这个让人畏惧的存在,也为人类对宇宙的探索和认识提供了重要的资料和证据。
类星体、新星、快射电暴、中心活动星系核等星体在与黑洞力量竞争中唯有这颗类行星有真正的“实力”,通过它我们也对于宇宙中的物理现象有了更为深入的认识。
它的存在与黑洞所产生的质量、能量、辐射等特性的探究,不仅有助于我们理解宇宙中的物理规律,而且对于我们理解生命在宇宙中的分布和演化。
但新星、快射电暴和中心活动星系核等星体的组成和特征,也存在着与黑洞的相互作用,这些天体的存在也是宇宙中力量竞争的重要表现形式,而对它们的研究和认识可以帮助我们更好地理解宇宙中的物理现象。
其次,了解这颗类行星可能有助于我们探究外星生命的存在,进一步扩大了我们对宇宙的认识。这些天体可能是外星生命存在的关键,因为对于其他的星系或银河来说,其巨大的引力也为行星排除了更多的有害物质。
未来,对于这颗类行星及其它未知力量的研究依然在持续着,作为目前发现的宇宙中最强大天体之一,其所产生的质量、能量和辐射等特性仍存在很多未知之处,我们需要继续深入研究它们的形成、演化以及与其他星体的相互作用等方面。
2019年4月,人类历史上第一张黑洞照片公布,世界各国科学家利用事件视界望远镜对5350万光年以外的M87星系核心处的超大质量黑洞进行了成像,让我们见识到了黑洞的模样。
黑洞是一种非常诡异的天体,最初由爱因斯坦的广义相对论所预言。由于具备着无与伦比的引力,连光都无法逃脱,因此我们是无法直接观测到它的。所以,在很长一段时间里,黑洞都只是停留在理论层面。
随着射电望远镜的诞生,以及人类意识到黑洞的吸积盘和辐射的存在,我们可以渐渐地从侧面来观测这些宇宙怪兽。即便如此,还是有很多人不太能够接受奇点的概念,认为所有的物质被集中在一个没有体积的空间内是一件非常不可思议的事,于是对黑洞提出了质疑,并且还创造出一些概念,来代替黑洞的理论。
前不久,我们介绍了玻色子星的概念,这也是一些人认为可以代替黑洞的理论。今天,咱们再来介绍一种理论上的天体,它也是被用来质疑黑洞而创造的概念——暗星。
根据广义相对论,科学家们理解了宇宙空间是如何扭曲的。同时,我们知道,当一颗大质量恒星死亡时,它的核心会开始坍缩。如果这个核心的质量超过太阳的3倍,那么它就会将所有物质挤压到一个没有任何体积的空间点上,这就是奇点,而这个天体就是我们所说的黑洞。
根据黑洞质量的不同,它们所能控制的宇宙空间范围也不同。质量越大的黑洞,能够吞噬越远的光。而那个恰好能够让光无法逃脱的边界,就叫做黑洞的事件地平线,其内部区域就叫事件视界。
任何闯入黑洞事件视界的物质,甚至是光,从此都不可能再逃离黑洞的魔爪,因此在事件视界内的所有空间,我们都是观测不到的。在事件视界之外,或许我们还有机会看到一些东西。
那么问题来了,如果这些人真的要否定黑洞,那就要提出新的理论来解释这些宇宙现象,他们要提出什么理论呢?
关于黑洞,最主要的争论焦点之一,就是奇点,很多科学家不喜欢接受“无限”的概念,而奇点偏偏就是无限小的空间、无限大的密度和时空曲率,这是他们所无法接受的。他们认为,这种被称为黑洞的天体虽然的确将物质压缩到了极小的空间内,但绝不是无限小,而是有一个极限——普朗克核心。
根据量子力学,随着空间、长度的不断切割,它是有一个最小极限的,这个极限就是普朗克长度,也就是1.6*10^-35米。诚然,这个尺寸也是小得惊人了,但绝对不是0。某些科学家相信,在所谓的黑洞核心处,存在的并不是一个没有体积的奇点,而是缩小到普朗克长度就到达极限的普朗克点。
如果核心处真的是普朗克点,那么这种天体理论上就不具备事件地平线,也就是说它不可能吞噬光。这看起来和实际观测是有矛盾的,因为我们确实观测到了无法看到光的天体和空间。
科学家指出:这是因为普朗克点附近引力虽然不足以将光都吞噬,因此它不能叫做黑洞,我们可以称之为暗星或者普朗克星。但它同样具有着相当强大的引力,这就导致它周围的空间的确表现得和黑洞的事件地平线非常雷同。想要分辨出二者的区别,对于观测设备的要求将会非常非常高,而这又远远超出了人类现有的观测能力,因此蒙蔽了人类的双眼。
尽管听起来可能有点不可思议,但是目前来说我们也没有办法完全推翻普朗克核心的这个概念。解决极端的问题,就是要用极端的方法和概念。因此,虽然普朗克星的概念仍然只是个雏形,但不论它最终成立与否,我们都没有必要对它横加指责。
实际上,它也有一定的意义。因为在研究这个概念的同时,我们甚至有机会解决另一个宇宙谜题,那就是暗物质之谜。
根据科学家的研究,暗物质占据了宇宙85%的质量,但是除了引力之外,不与可见物质发生任何相互作用。因此,长期以来,除了通过暗物质对可见物质的引力干扰之外,我们没有其他研究这种神秘物质的更好办法。
而最近,德国弗劳恩霍夫科学算法与计算研究所的物理学家Igor Nikitin发表论文表示:普朗克星和暗物质之间,或许隐藏着我们还不知道的秘密。
他认为,如果所谓的黑洞真的是理论上的普朗克星的话,其普朗克核心可能会释放出一些粒子到宇宙空间中。这些粒子有可能是人类已知的,也可能是仅仅存在于理论上的,甚至是完全未知的。也就是说,它也有可能就是暗物质的本质。
Nikitin进一步阐述:如果我们以为是黑洞的天体真的是普朗克星,那么它们就有可能不断地放出暗物质流,这或许可以解释星系内部恒星运动的规律,这也是科学家们最初确认暗物质存在的主要证据。
当然了,他的这篇文章也都是一种猜想,而且成立的可能性并不高,因为暗物质对于宇宙的影响绝不仅仅是导致星系中恒星运行规律与可见物质的引力不匹配那么简单。但是,科学家们质疑黑洞的想法仍然在很长的时间内都难以被推翻。
在未来,科学家们有可能还会提出更多的概念来代替黑洞,而陷于目前的科学水平,我们也的确很难证明奇点是否真的存在。如果奇点不存在,那么宇宙大爆炸理论恐怕也将重新建立。
因此,作为联系着宇宙中许多谜题的关键,黑洞遭受质疑意味着其他理论可能也会面临挑战。随着替代理论越来越多,我们可能会发现越来越多其他方面的宇宙谜题。在确定奇点这个概念是否真实存在之前,恐怕这样的争论还将持续很久……
本文是基于有同学邀请时空通讯回答:如果中子星密度无比巨大,成为比黑洞威力更大的天体,人类如何应付?
这个问题虽然很奇怪,也没有任何科学内涵和逻辑,但还是觉得有澄清的必要,以免大家被误导。我们科普作者的使命就是宣传科学知识,去伪存真,揭假还本,因而觉得有必要对这样一个假命题来剖析一番。
宇宙中最极端的天体是黑洞,黑洞可以吞噬接近它、闯入它势力范围的一切物质,迄今为止并没有发现比黑洞更大威力的物体出现。中子星密度虽然很大,但与黑洞比起来是小巫见大巫。
中子星是大于8倍太阳质量的恒星死亡后的尸骸,其前身恒星死亡前的质量一般不会超过30倍太阳质量,而中子星本身的质量受到奥本海默极限的限制,在3.2个太阳质量左右,超过这个质量就会继续塌缩成一个黑洞。
有研究认为,不旋转中子星的奥本海默极限为2.16个太阳质量,超过这个质量就会继续坍缩为黑洞。但不旋转的中子星迄今为止尚未发现,凡是发现的中子星又叫脉冲星,就是因为它们高速旋转,其能量射线会有规律的扫过地球。
中子星的密度极大,1.44~3个太阳质量会浓缩成10~30公里半径左右,而太阳半径有69.6万千米,稍有数理逻辑的脑袋想一想也能够感受到这种沉重。中子星上面的物质密度达到每立方厘米1~20亿吨,也就是说全世界70亿人在中子星上会被压缩到1立方厘米以内。
这种极端密度当然会导致极端的重力,中子星表面重力达到地球的万亿倍,逃逸速度达到光速的一半,也就是15万千米/秒以上,这样任何靠近中子星的恒星都难逃厄运,只要在它引力的势力范围,都将被它撕碎吞噬,并在吞噬中不断地壮大自己。
但中子星不管怎样极端,各种指标还是可衡量的,有限制的,比如上述的密度、重力、逃逸速度等都是可计算有限制的。中子星只是黑洞的一个下级天体,而中子星的上级还有可能还存在夸克星,只是目前没发现,不做定论。
黑洞要大于太阳质量30倍的恒星死亡后才有可能形成,在黑洞面前,中子星完全是一个小儿科。因为最小质量的黑洞都比最大的中子星要大,而中子星超过了奥本海默极限才会变成黑洞。
这种变化没有逆反过程,只有不断地升级,黑洞就是这种升级地顶端。
黑洞之所以成为黑洞,是天体质量在无限压力下的坍缩。这个无限在宇宙中只能够用在黑洞或奇点身上,除此之外,一切都是有限的,包括宇宙范围。中子星虽然很小,但其体积远远没有压缩到其史瓦西半径以内。
任何物体都有一个质量的史瓦西半径,计算的公式就是:Rs=2GM/c^2
Rs为天体的史瓦西半径,G为万有引力常数(G=6.67×10N·m/kg),M为天体的质量,c为光速。
任何物体一旦在极端压力下龟缩进了自己的史瓦西半径,就成了一个黑洞,在这个史瓦西半径内的引力就会变得无限大,逃逸速度就再也不是一半光速,而是大于光速,因此黑洞连光也无法逃逸,也就是这个宇宙任何东西都无法逃脱黑洞的控制,包括中子星。
根据计算,太阳的史瓦西半径只有约3000米,地球的史瓦西半径只有9毫米。而一个中子星如果有太阳质量的1.44倍,半径却有10千米以上,这比起史瓦西半径大多了。只有当这个中子星半径压缩到4.32千米以下时,就会成为一个黑洞,在4.32千米半径这个势力范围,就天下无敌。
而且黑洞实体本身并没有史瓦西半径那么大,而是中心一个无限小的奇点,史瓦西半径只是其无限曲率影响的一个范围。因此任何物体一旦压缩到了自己的史瓦西半径以内,就会无限坍缩到中心奇点上,这个奇点已经不是我们世界可以理解的东西,而是一个超时空没有体积的东西,这不是瞎说,是卡尔·史瓦西1916年发现的,是对爱因斯坦广义相对论引力场论的精确解。
由于黑洞奇点的无限小,因此其引力曲率、密度、温度都无法衡量,都是无限的。
在宇宙中还有比黑洞威力更大的天体吗?不知道,科学的态度是凡事都要讲证据,目前没有任何理论依据和证据表明有比黑洞更极端的天体出现。但今后即便真有这样的天体出现,也绝不会是中子星,中子星是已知可衡量的一种天体。
就是这样,欢迎讨论。
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黑洞作为宇宙中最神秘而又神奇的天体之一,一直以来都困扰着科学家们的思维。然而,我们是否知道,黑洞也可能有其天敌存在?本文将探讨亚原子对黑洞的作用,并探寻它们作为黑洞的潜在天敌以及能量竞争者的奥秘。
第一:亚原子的定义与特性亚原子是一种假设存在的微观粒子,其尺寸比原子小得多。根据理论推测,亚原子具有超级高能量,能够不断吞噬周围物质并释放巨大能量。这使得它们成为黑洞的潜在天敌。
第二:黑洞与亚原子的相互作用黑洞以其强大的引力吞噬一切,包括光线。然而,亚原子可能通过其超强能量和快速运动能够与黑洞产生相互作用。有理论认为,亚原子可以通过与黑洞边界的物质进行碰撞,从而夺取黑洞的能量。
第三:亚原子可能对黑洞的影响如果亚原子能够成功夺取黑洞的能量,这将极大地改变我们对黑洞的认识。在传统观念下,黑洞被视为能量无尽的天体,但亚原子的存在可能挑战了这一观点。亚原子的出现或许可以提供对黑洞能量补给机制的解释,并改变我们对黑洞的能量平衡的理解。
第四:探索与验证尽管亚原子是基于理论推测的存在,仍然需要更多的科学研究来验证其是否真实存在以及对黑洞的影响程度。通过观测和模拟实验,科学家们可以进一步探索亚原子与黑洞的相互作用,从而加深我们对宇宙中这一奇特现象的认知。
亚原子作为黑洞的潜在天敌与能量竞争者,为我们对黑洞的认知带来了新的思考角度。尽管目前还没有确凿的证据证明亚原子存在以及其对黑洞的实际影响,但这一假设为科学家们提供了更广阔的研究领域。我们期待未来的科学研究能够进一步揭示黑洞与亚原子之间的关系,带来宇宙奥秘的更多启示。
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