黑洞優(yōu)秀課件

黑洞簡介高一八班盧瀚軒一、科學(xué)家的預(yù)言二、觀測與發(fā)現(xiàn)三、黑洞的類型四、白洞、蟲洞與時(shí)空旅行目錄拉普拉斯預(yù)言的黑洞1798年，法國拉普拉斯預(yù)言：一個(gè)與地球密度相同，而直徑為太陽250倍的星球，它發(fā)射的光將被其自身的引力拉住而不能被我們接收。宇宙中最明亮的天體很可能是看不見的。

宇宙中存在著奇異暗星一、科學(xué)家的預(yù)言米切爾預(yù)言的黑洞一個(gè)密度與太陽相同，而半徑為太陽500倍的星球，會(huì)使朝它下落的物體，在到達(dá)星球表面時(shí)的速度超過光速。所以，假定光也像其他物體一樣被與慣性力成正比的力所吸引，那么，所有從這個(gè)星球發(fā)射的光將被星球自身的引力拉回來。依據(jù)：圍繞星體運(yùn)動(dòng)物體的向心力和引力公式推算拉普拉斯和米切爾還猜想到這類巨大的暗天體可能像恒星一樣眾多1783年，他在英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)議上發(fā)布：(1).愛因斯坦廣義相對論關(guān)于“質(zhì)量引起時(shí)空彎曲”

史瓦西預(yù)言的黑洞史瓦西預(yù)言的黑洞

德國天文學(xué)家卡爾·史瓦西（1873—1916年）通過計(jì)算愛因斯坦方程后預(yù)言：

如果將大量物質(zhì)集中于空間一點(diǎn)，其周圍會(huì)產(chǎn)生奇異現(xiàn)象，即在質(zhì)點(diǎn)的周圍存在一個(gè)界面──“視界”，一旦進(jìn)入這個(gè)界面，即使光也無法逃脫。(2).史瓦西預(yù)言的黑洞天體半徑達(dá)到左式范圍時(shí)光線也無法逃脫

令v=c，該式就變?yōu)槔绽构矫绹锢韺W(xué)家惠勒（）將這類天體命名為“黑洞”（BlackHoles）史瓦西預(yù)言的黑洞(3).質(zhì)量足夠大或者體積足夠小的恒星都能演化成黑洞

質(zhì)量不變太陽壓縮到半徑3km時(shí)地球到半徑3mm時(shí)黑洞角色主序星（太陽）白矮星中子星黑洞半徑70萬千米1萬千米10千米3千米平均密度1.4g/cm3~1T/cm3~1億噸/cm3~100億噸/cm3表一主序星、白矮星、中子星、黑洞時(shí)的尺度與密度二、觀測與發(fā)現(xiàn)觀測黑洞的方法1．黑洞無毛定理由于黑洞及其視界以內(nèi)吸引一切，所以我們無法看到它的真面目。按照現(xiàn)行的物理理論，黑洞強(qiáng)大的引力場足以摧毀其內(nèi)部的一切物質(zhì)形態(tài)，掃去一切復(fù)雜的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，刮去了“毛發(fā)”，使結(jié)構(gòu)變得簡單，只剩下了質(zhì)量、電荷及角動(dòng)量，知道了這三個(gè)參量，也就知道了它的一切?；堇諏⒑诙吹倪@種特征稱為“黑洞無毛”（也可以說只有M,Q,J三根毛），后來被人們稱為“黑洞無毛定理”。核心噴流現(xiàn)象黑洞的觀測與發(fā)現(xiàn)觀測黑洞的方法2.探測方法與手段:

間接推測引力透鏡現(xiàn)象

M87及其噴流的X射線照片異常X射線源及γ射線源黑洞的觀測與發(fā)現(xiàn)1966年探測到天鵝座X-1號(hào)星，質(zhì)量約為7-14m⊙，射出強(qiáng)烈的X射線、γ射線。1971年，X射線天文衛(wèi)星“自由號(hào)”在觀察天鵝座X-1號(hào)星后證實(shí)：看得見的那一顆是藍(lán)色的超巨星；1976年11月美國發(fā)射的“高能天文臺(tái)一2”號(hào)衛(wèi)星，已經(jīng)拍攝到這顆黑洞的照片。這是第一個(gè)可能的黑洞。（1）天鵝座X-1號(hào)的雙星系統(tǒng)黑洞候選者

黑洞的觀測與發(fā)現(xiàn)強(qiáng)X射線源LMCX－3中含有一顆質(zhì)量大約為10個(gè)太陽質(zhì)量的黑洞。

（2）LMCX-3雙星中的暗星黑洞候選者

銀河系附近的“大麥哲倫星云”——發(fā)現(xiàn)的第二可能的黑洞

黑洞的觀測與發(fā)現(xiàn)在麒麟座距地球約3000光年外，發(fā)現(xiàn)了X射線源A0620―00，其質(zhì)量在3.2-7m⊙之間，可能是已知離地球最近的候選者。

（3）麒麟座X射線新星A0620－00黑洞候選者

三、黑洞的類型

史瓦西黑洞（基態(tài)的黑洞）——既不旋轉(zhuǎn)也不帶電

史瓦西黑洞屬于“尋常黑洞”。原星質(zhì)量大于8m⊙的恒星，其引力坍縮的最終結(jié)局會(huì)形成黑洞。黑洞的類型

克爾黑洞（旋轉(zhuǎn)的黑洞）1961年，新西蘭物理學(xué)家克爾黑洞的類型

雷斯勒―諾斯特朗姆黑洞（帶電的黑洞）在克爾黑洞模型之前的1916年和1918年，雷斯勒和諾斯特朗姆從愛因斯坦場方程先后得出了帶電質(zhì)量產(chǎn)生引力場的精確解，提出了雷斯勒―諾斯特朗姆黑洞模型。黑洞的類型

超級(jí)大黑洞（星系級(jí)超級(jí)大黑洞）由爆發(fā)星系、星系碰撞及巨大能量活動(dòng)能夠形成“超級(jí)大黑洞”，一般存在于星系核心。銀河系及許多星系中心都存在著超級(jí)大黑洞，最大的達(dá)到30億倍太陽質(zhì)量，1小時(shí)吞吃600個(gè)地球質(zhì)量的物質(zhì)。銀河系中心的超大黑洞，據(jù)推測每小時(shí)吞噬4個(gè)地球。視頻：星體周圍彎曲的空間黑洞、白洞、蟲洞與時(shí)空旅行白洞

20世紀(jì)60年代初，前蘇聯(lián)的諾維可夫和以色列的尼曼等人又根據(jù)愛因斯坦場方程的史瓦西解提出了白洞的模型。黑洞是宇宙中吞食物質(zhì)和光的“陷阱”，是最“自私”的怪物；白洞卻是宇宙中最“慷慨”的天體，各類高能物質(zhì)乃至光線從這個(gè)源涌向宇宙，包括外來的物質(zhì)和能量它也一概加以排斥。黑洞、白洞、蟲洞與時(shí)空旅行蟲洞

如果恒星形成了黑洞，那么時(shí)空在史瓦西半徑即視界的地方與原來的時(shí)空垂直。在不平坦的宇宙時(shí)空中，這種結(jié)構(gòu)就意味著黑洞視界內(nèi)的部分會(huì)與宇宙的另一個(gè)部分相結(jié)合，然后在那里產(chǎn)生一個(gè)洞。這個(gè)洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個(gè)彎曲的視界，就叫做史瓦西喉，它就是一種特定的蟲洞。

蟲洞概念的出現(xiàn)，幾乎與黑洞同時(shí)。電腦繪制的蟲洞黑洞、白洞、蟲洞與時(shí)空旅行愛因斯坦－羅森橋蟲洞就是源于宇宙泡之間的隧道，并且可能不止一條，有的并不通向另外的宇宙泡，而只連同自身的兩部分，就像“手柄”。蟲洞的端口就是黑洞和白洞，就是源和匯。在這里，蟲洞成為一個(gè)連接黑、白二洞的，物質(zhì)在黑洞的奇點(diǎn)處被瓦解為基本粒子，然后通過愛因斯坦－羅森橋被傳送到白洞輻射出去。蟲洞與黑洞、白洞的接口是一個(gè)時(shí)空管道和兩個(gè)時(shí)空閉合區(qū)的連接，蟲洞的時(shí)空曲率