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黑洞hēi dòng
时空曲率大到光都无法逃脱的天体
本词条是多义词，共27个义项
科普我国 | 本词条由“科普我国”科学百科词条编写与使用作业项目审理
审理专家 王豪杰
黑洞是现代广义相对论中，存在于世界空间中的一种天体。黑洞的引力极点强壮，使得视界内的逃逸速度大于光速。故而，“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事情视界逃脱的天体”。123
1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西经过核算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解，这个解标明，假如一个静态球对称星体实践半径小于一个定值，其周围会产生奇特的现象，即存在一个界面——“视界”，一旦进入这个界面，即便光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径，这种“不行思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
黑洞无法直接观测，但能够借由直接方法得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的冲突而放出x射线和γ射线的“边际消息”，可以获取黑洞存在的消息。推测出黑洞的存在也可借由直接观测恒星或星际云气团绕行轨道，还能够取得方位以及质量。
北京时间2019年4月10日21时，人类首张黑洞相片问世，45该黑洞坐落室女座一个巨椭圆星系M87的中心，间隔地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的中心区域存在一个暗影，周围盘绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极点条件下依然建立。6
中文名
黑洞
外文名
Black Hole
学科
广义相对论，天体物理学，黑洞热力学
分类
史瓦西黑洞，RN黑洞，克尔黑洞，KN黑洞
鸿沟
事情视界，无限红移面，动力学视界
快速
导航
表现形式分类特色探究前史专家研讨世界纪录
演化进程
两个彼此吞噬的黑洞
黑洞由中心的一个由黎曼曲率张量动身构建的标量多项式在趋向此处发散的奇点和周围的时空组成，其鸿沟为只进不出的单向膜：事情视界，事情视界的规模之内不行见。依据爱因斯坦的广义相对论，当一颗病笃恒星溃散，它将向中心塌缩，这儿将成为黑洞，吞噬邻近世界区域的一切光线和任何物质。
黑洞的产生进程相似于中子星的产生进程：某一个恒星在预备消亡，中心在本身重力的效果下迅速地缩短，陷落，产生强力爆破。当中心中一切的物质都变成中子时缩短进程当即中止，被紧缩成一个密实的星体，一起也紧缩了内部的空间和时间。但在黑洞状况下，由于恒星中心的质量大到使缩短进程无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挠。中子本身在揉捏引力本身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到不行思议的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何挨近它的物体都会被它吸进去。7
也能够简略理解为：一般恒星开端只含氢元素，恒星内部的氢原子核时间彼此磕碰，产生聚变。由于恒星质量很大，聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以保持恒星结构的安稳。由于氢原子核的聚变产生新的元素——氦元素，接着，氦原子也参加聚变，改动结构，生成锂元素。如此类推，依照元素周期表的次序，会顺次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至铁元素生成，该恒星便会崩塌。这是由于铁元素适当安稳，参加聚变时开释的能量小于所需能量，因此聚变中止，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有满足的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，然后引发恒星崩塌，终究构成黑洞。说它“黑”，是由于它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星相同，黑洞也是由质量大于太阳质量好几十乃至几百倍以上的恒星演化而来的。
当一颗恒星变老时，它的热核反应现已耗尽了中心的燃料，由中心产生的能量现已不多了。这样，它再也没有满足的力气来承担起外壳巨大的分量。所以在外壳的重压之下，中心开端坍缩，物质将不行阻挠地向着中心点进军，直到最终构成体积挨近无限小、密度简直无限大的星体。而当它的半径一旦缩短到必定程度（必定小于史瓦西半径），质量导致的时空歪曲就使得即便光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。
吸积
黑洞一般是由于它们靠拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一进程被称为吸积。高温气体辐射热能的功率会严重影响吸积流的几许与动力学特性。已观测到了辐射功率较高的薄盘以及辐射功率较低的厚盘。当吸积气体挨近中心黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转所以中心延展物质体系的活动。吸积是天体物理中最遍及的进程之一，并且也正是由于吸积才构成了咱们周围许多常见的结构。在世界前期，当气体朝由暗物质构成的引力势阱中心活动时构成了星系。恒星是由气体云在其本身引力效果下坍缩碎裂，然后经过吸积周围气体而构成的。行星（包含地球）也是在新构成的恒星周围经过气体和岩石的调集而构成的。当中心天体是一个黑洞时，吸积就会展现出它最为壮丽的一面。黑洞除了吸积物质之外，还经过霍金蒸腾进程向外辐射粒子。
假如你被黑洞吸入了会产生什么？
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u200b黑洞不仅能炸毁恒星，还能令其重燃生命
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黑洞究竟长什么样，40年前就有科学家“画”了出来
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100种文科生眼中的世界与黑洞
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黑洞拉伸，撕裂并吞噬恒星
蒸腾
由于黑洞的密度极大，依据公式咱们能够知道密度=质量/体积，为了让黑洞密度无限大，而黑洞的质量不变，那就阐明黑洞的体积要无限小，这样才干成为黑洞。黑洞是由一些恒星“消亡”后所构成的死星，它的质量极大，体积极小。但黑洞也有消亡的那天，依照霍金的理论，在量子物理中，有一种名为“地道效应”的现象，即一个粒子的场强散布尽管尽或许让能量低的当地较强，但即便在能量适当高的当地，场强仍会有散布，关于黑洞的鸿沟来说，这便是一堵能量适当高的势垒，可是粒子仍有或许出去。
霍金还证明，每个黑洞都有必定的温度，并且温度的凹凸与黑洞的质量成反比例。也便是说，大黑洞温度低，蒸腾也弱小；小黑洞的温度高蒸腾也激烈，相似剧烈的迸发。适当于一个太阳质量的黑洞，大约要1×10^66年才干蒸腾殆尽；适当于一颗小行星质量的黑洞会在1×10-21秒内蒸腾得干干净净。1
天文学家初次观测到一个黑洞“打了两次嗝”
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人假如掉进黑洞会怎样？
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消灭
黑洞会宣布耀眼的光辉，体积会缩小，乃至会爆破，会喷发物体，宣布耀眼的光辉。当英国物理学家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年做此预言时，整个科学界为之轰动。
霍金的理论是受创意分配的思想的腾跃，他结合了广义相对论和量子理论，他发现黑洞周围的引力场开释出能量，一起耗费黑洞的能量和质量。
恒星被黑洞吞噬
假定一对粒子会在任何时间、任何地址被创生，被创生的粒子便是正粒子与反粒子，而假如这一创生进程产生在黑洞邻近的话就会有两种状况产生：两粒子湮灭、一个粒子被吸入黑洞。“一个粒子被吸入黑洞”这一状况：在黑洞邻近创生的一对粒子其间一个反粒子会被吸入黑洞，而正粒子会逃逸，由于能量不能随便创生，咱们设反粒子带着负能量，正粒子带着正能量，而反粒子的一切运动进程能够视为是一个正粒子的为之相反的运动进程，如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸。这一状况便是一个带着着从黑洞里来的正能量的粒子逃逸了，即黑洞的总能量少了，而爱因斯坦的质能方程E=mc2标明，能量的丢失会导致质量的丢失。
当黑洞的质量越来越小时，它的温度会越来越高。这样，当黑洞丢失质量时，它的温度和发射率添加，因此它的质量丢失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说能够忽略不计，由于大黑洞辐射的比较慢，而小黑洞则以极高的速度辐射能量，直到黑洞的爆破。
表现形式
据英国媒体报导，一项新的理论指出黑洞的逝世方法或许是以转变为白洞的方法进行的。理论上来说，白洞在行为上恰好是黑洞的不和——黑洞不断吞噬物质，而白洞则不断向外喷发物质。 这一发现最早是由英国某杂志网站报导的，其理论依据是不流畅的量子引力理论。8
引力强壮的黑洞。
恒星的时空歪曲改动了光线的途径，使之和原先没有恒星状况下的途径不相同。光在恒星外表邻近略微向内偏折，在日食时调查远处恒星宣布的光线，能够看到这种偏折现象。当该恒星向内崩塌时，其质量导致的时空歪曲变得很强，光线向内偏折得也更强，然后使得光子从恒星逃逸变得更为困难。关于在远处的调查者而言，光线变得更暗淡更红。最终，当这恒星缩短到某一临界半径（史瓦西半径）时，其质量导致时空歪曲变得如此之强，使得光向内偏折得也如此之强，以至于光也逃逸不出去 。这样，假如光都逃逸不出来，其他东西更不行能逃逸，都会被拉回去。也便是说，存在一个事情的调集或时空区域，光或任何东西都不行能从该区域逃逸而抵达远处的调查者，这样的区域称作黑洞。将其鸿沟称作事情视界，它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨道相重合。
