黑洞简介

黑洞是宇宙中的物体，其边界内有如此多的质量，它们具有非常强的引力场。事实上，黑洞的重力是如此之强，一旦它进入内部，任何东西都无法逃脱。即使光线也不能逃离黑洞，它也会与恒星，气体和灰尘一起被困在里面。大多数黑洞包含我们太阳质量的许多倍，最重的黑洞可以拥有数百万个太阳质量。

尽管有这些质量，但形成黑洞核心的实际奇点从未被看到或成像过。正如这个词所暗示的那样，它是空间中的一个微小点，但它有很多质量。天文学家只能通过它们对周围物质的影响来研究这些物体。黑洞周围的物质形成一个旋转的圆盘，位于一个名为"的老年人健康知识讲座稿区域之外;事件范围"这是重力点没有回报。

16黑洞的结构17 18

黑洞的基本"构建块"是奇点：包含黑洞所有质量的空间**区域。它周围是光线无法逃脱的空间区域，给出了"黑洞"它的名字。该区域的外部"边缘"是形成事件范围的原因。它是不可见的边界，其中重力场的拉力等于光速。它也是重力和光速平衡的地方。

事件范围's位置取决于黑洞的重力拉力。天文学家使用等式R=2g M/c²计算黑洞周围事件层的位置。R是奇点半径，G是重力，M是质量，c是光速。

黑洞类型以及它们是如何形成的

有不同类型的黑洞，它们以不同的方式出现。最常见的类型被称为恒星质量黑洞。这些包含大约是我们太阳质量的几倍，并且当大的主序列恒星（我们太阳质量的10-15倍）时形成）核燃料耗尽。其结果是大规模的超新星爆炸，将恒星外层爆炸到太空。留下的's会折叠以创建一个黑洞。

另外两种类型的黑洞是超大型黑洞（SMBH）和微型黑洞。单个SMBH可以包含数百万或数十亿个太阳的质量。顾名思义，微黑洞非常小。他们可能只有20微克的质量。在这两种情况下，其创建机制都不完全清楚。理论上存在微黑洞，但尚未直接检测到。

在大多数宇宙的核心中发现了超巨大的黑洞，它们的起源仍然备受争议。超量黑洞可能是较小的恒星质量黑洞与其他物质合并的结果。一些科学家认为，当一颗高度巨大（太阳质量的数百倍）的恒星坍塌时，它们可能会被创造出来。无论哪种方式，它们的体积都足以以多种方式影响星团，从对恒星率的影响到它们附近的恒星和物质的轨道。

另一方面，在两个非常高能粒子的碰撞过程中可能会产生微黑洞。科学家认为，这种情况在地球的上层大气中不断发生，很可能发生在CERN等地的粒子物理实验中。

科学家如何测量黑洞

由于光线无法从受事件范围影响的黑洞周围区域逃逸，因此没有人能够真正"参见"黑洞。然而，科学家可以通过他们对周围环境的影响来测量和表征它们。靠近其他物体的黑洞对它们产生重力效应。一方面，质量也可以由黑洞周围的材料轨道决定。

在实践中，天文学家通过研究光在其周围的行为来推断黑洞的存在。像所有大块物体一样，黑洞具有足够的重力来弯曲光线's路径。当黑洞后面的恒星相对于它移动时，它们发出的光会出现扭曲，或者恒星会以不寻常的方式移动。根据这些信息，可以确定黑洞的位置和质量。

这在galaxy集群中尤为明显，集群，其暗物质和黑洞的组合质量通过弯曲更远的物体通过时弯曲光线而形成奇怪形状的弧形和环形。

天文学家还可以通过辐射看到黑洞-周围的加热材料发出，如无线电或x射线。这种材料的速度也为它试图逃脱的黑洞的特征提供了重要线索。

霍金辐射

天文学家可能发现黑洞的**一种方式是通过一种称为霍金辐射的机制。霍金辐射以着名的理论物理学家和宇宙学家斯蒂芬霍金的名字命名，是热力学的结果，需要能量从黑洞逸出。

基本思想是，由于自然的相互作用和波动在真空中，物质将以电子和反电子（称为正电子）的形式产生。当这种情况发生在事件范围附近时，一个粒子将从黑洞射出，而另一个粒子将落入重力井中。

对于观察者来说，所有这一切都是"看到"是从黑洞发射的粒子。该粒子将被视为具有正能量。这意味着，通过对称性，落入黑洞的粒子将具有负能量。结果是，随着黑洞老化，它会失去能量，从而失去质量（爱因斯坦和39;s着名方程，E=M C²，其中E=能量，M=质量，C是光速）。

由Carolyn Collins Petersen编辑和更新。