太初黑洞,质量最小的宇宙黑洞

在宇宙大爆炸时几秒钟内就会迅速形成一个太初黑.洞,太初黑.洞是宇宙中存在时间最短的黑.洞,同时也是质量最小的黑.洞,甚至只有一个质子大小,比原子核还要小,甚至用肉眼无法辨别,由于太初黑.洞是宇宙早期时的产物,因此也被称为"原生黑.洞"。

太初黑.洞

黑.洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。而太初黑.洞并不是由恒星坍塌而形成,与其他黑.洞不同,太初黑.洞是在宇宙刚刚创生时在高压条件下物质紧密结合的产物,而且这种黑.洞质量比其它黑.洞更加小,有时甚至小到连肉眼都无法辨别。太初黑.洞的的尺度甚至比原子核还要小。

据说,太初黑.洞只在宇宙大爆炸之后几微秒内存在,因为宇宙还来不及膨胀,而整个宇宙又充满了光,超高温超高压的情况下,是可能造出小黑.洞的,不过极小,最多吸收几十个光子就蒸发了。对于那些较小质量的原生黑.洞,科学家认为有可能与 暗物质有关,以此来解释暗物质的一些问题。

虽然暗物质被认为是宇宙的主宰,在一定程度上说,其是统治着整个宇宙,我们所能看见的宇宙中的物质仅仅是沧海一粟。但是,探测暗物质并不是通过正常的观测手段,由于暗物质不与电磁力发生相互作用,所以用传统的电磁波天文观测无法发现其存在,只能间接地通过引力效应来推断其存在。研究人员认为:这项新的研究可以帮助科学家更好地了解暗物质到底是什么,我们已经知道其统治着宇宙,却还不知道它到底是什么。太初黑.洞在宇宙学中被认为存在于大爆炸发生后密度较高的时期,也就是处于宇宙加速膨胀的早期阶段。我们目前知道,今天的宇宙诞生于137亿年之前的一次大爆炸。

由于太初黑.洞比目前宇宙恐怖的黑.洞要小很多,其体积甚至比原子核还要小,因此不会将整个恒星吞噬掉,自然也不会把光也掩没了。与此相反,由于太初黑.洞体积太小,与恒星发生碰撞等接触时,会导致恒星表面上出现明显的振动现象。通过观察恒星表面出现异常运动,我们就可以弄清楚在恒星内部正在发生着什么情况。同理,如果一个太初黑.洞穿过一颗恒星中央核结构,我们就可以通过观察其表面的振动来了解恒星内部的相互作用。现在,对于本次研究的科学家而言,可能仅仅只是一个时间的问题。研究人员模拟一个太初黑.洞具有多大体积,才可以使得其与恒星发生接触时造成恒星表面出现明显振动波纹。结果发现,当质量达到一个典型的小行星水平时,才可符合这个要求。

形成

太初黑.洞是当一颗质量相当大的星体之核能耗尽后,残骸质量比太阳质量高3倍的恒星核心会演化成黑.洞,若中子星有伴星,而中子星吸收足够伴星的物质,也能演化成黑.洞。在黑.洞内,没有任何向外力能维持与重力平衡,因此,核心会一直塌缩下去,形成黑.洞。

当物质掉进了事界,纵使以光速计算,也不能再走出来。 爱因斯坦以几何角度把黑.洞解释为空间扭曲的洞,物质随空间而行,如果空间本身就是洞,是没有物质可逃出的。

为了要形成黑.洞,质量越小、物质压缩后的密度就越高 高密度时产生强大的压力与收缩相抗衡 然而比太阳质量还小的黑.洞在现代宇宙中是不可能形成的 但是在宇宙开始膨胀时有很高的密度 查儿多维奇和伊戈尔.诺维科夫在1967年,霍金在1971年都曾设想在宇宙膨胀的早期阶段可以产生黑.洞他们可以有小质量这样的黑.洞就称为太初黑.洞。尺度比原子核小的黑.洞称为太初黑.洞。

太初黑.洞有多大

你可以想象一颗具有十倍太阳质量的恒星。在它的大约十亿年寿命的大部分时间里,该恒星在其中心把氢转化成氦而产生热。释放出的能量会产生足够的压力,以支持该恒星去抵抗自身的引力,这就产生了半径约为太阳半径五倍的物体。从这种恒星表面的逃逸速度大约是每秒一千公里。也就是说,一个以小于每秒一千公里的速度从该恒星表面点火垂直上升的物体,会被恒星的引力场拖曳回到表面上来,而具有更大速度的物体会逃逸到无穷远去。

当恒星耗尽其核能,那就没有东西可维持其向外的压力,恒星就由于自身的引力开始坍缩。随着恒星收缩,表面上的引力场就变得越来越强大,而逃逸速度就会增加。当它的半径缩小到三十公里,其逃逸速度就增加到每秒三十万公里,也就是光的速度。从此以后,任何从该恒星发出的光都不能逃逸到无穷远,而只能被引力场拖曳回来。根据狭义相对论,没有东西可能比光旅行得更迅速。

其结果就是一颗黑.洞:这是时空的一个区域,从这个区域不可能逃逸到无穷远。黑.洞的边界被称作事件视界。它对应于从恒星发出的刚好不能逃逸到无穷远的,而只能停留在施瓦兹席尔德半径处徘徊的光线的波前。施瓦兹席尔德半径为R=2GM/c^2,这里G是牛顿引力常数,M是恒星质量,而c是光速。对于具有大约十倍太阳质量的恒星,其施瓦兹席尔德半径大约为二十公里。

现在有了相当好的观测证据暗示,在诸如称为天鹅X-1的双星系统中存在大约这个尺度的黑.洞。也许还有相当数目的比这小得多的黑.洞散落在宇宙之中。它们不是由恒星坍缩形成的,而是在炽热的高密度的介质的被高度压缩区域的坍缩中产生的。人们相信在宇宙启始的大爆炸之后不久存在这样的介质。这种“太初”黑.洞对我将在这里描述的量子效应具有最大的兴趣。一颗重十亿吨的黑.洞具有10-13厘米的半径,只有一颗中子或质子的尺度。它也许正绕着太阳或者绕着银河系中心公转。

“太初黑.洞”是指在宇宙前期极高的温度和压力下所产生的黑.洞。因为其特殊的形成原因,其质量很小,根据霍金的黑洞辐射定律,质量越小,辐射的能量越高。

太初黑.洞是宇宙大爆炸时几秒内形成的黑.洞,其大小只相当于一个质子,在所有的黑.洞理论中,霍金辐射率与质量成反比。因为这个放射过程逐渐地降低黑.洞的质量。很小质量的黑.洞在其过程中,会出现一种类似于高压放气一样,大量辐射爆发的最后阶段。这个相当于一个氢弹产生数百万吨的爆发力。在当前的宇宙年龄下,即使一个普通黑.洞也不会失去所有的质量。然而,由于原生黑.洞并非由恒星核心崩溃形成,他们可以是任意大小。并且太初黑.洞的生命周期很短,因为其本身能够放出大量的霍金辐射。一个原子大小的太初黑.洞质量大约为10^4KG,温度为6000度。当他进一步蒸发时体积会减小。根据霍金的描述黑.洞最后会在一个爆炸中消失殆尽。

在宇宙大爆炸时几秒钟内就会迅速形成一个太初黑.洞,太初黑.洞是宇宙中存在时间最短的黑.洞,同时也是质量最小的黑.洞,甚至只有一个质子大小,比原子核还要小,甚至用肉眼无法辨别,由于太初黑.洞是宇宙早期时的产物,因此也被称为"原生黑.洞"。

太初黑.洞

黑.洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。而太初黑.洞并不是由恒星坍塌而形成,与其他黑.洞不同,太初黑.洞是在宇宙刚刚创生时在高压条件下物质紧密结合的产物,而且这种黑.洞质量比其它黑.洞更加小,有时甚至小到连肉眼都无法辨别。太初黑.洞的的尺度甚至比原子核还要小。

据说,太初黑.洞只在宇宙大爆炸之后几微秒内存在,因为宇宙还来不及膨胀,而整个宇宙又充满了光,超高温超高压的情况下,是可能造出小黑.洞的,不过极小,最多吸收几十个光子就蒸发了。对于那些较小质量的原生黑.洞,科学家认为有可能与 暗物质有关,以此来解释暗物质的一些问题。

虽然暗物质被认为是宇宙的主宰,在一定程度上说,其是统治着整个宇宙,我们所能看见的宇宙中的物质仅仅是沧海一粟。但是,探测暗物质并不是通过正常的观测手段,由于暗物质不与电磁力发生相互作用,所以用传统的电磁波天文观测无法发现其存在,只能间接地通过引力效应来推断其存在。研究人员认为:这项新的研究可以帮助科学家更好地了解暗物质到底是什么,我们已经知道其统治着宇宙,却还不知道它到底是什么。太初黑.洞在宇宙学中被认为存在于大爆炸发生后密度较高的时期,也就是处于宇宙加速膨胀的早期阶段。我们目前知道,今天的宇宙诞生于137亿年之前的一次大爆炸。

由于太初黑.洞比目前宇宙恐怖的黑.洞要小很多,其体积甚至比原子核还要小,因此不会将整个恒星吞噬掉,自然也不会把光也掩没了。与此相反,由于太初黑.洞体积太小,与恒星发生碰撞等接触时,会导致恒星表面上出现明显的振动现象。通过观察恒星表面出现异常运动,我们就可以弄清楚在恒星内部正在发生着什么情况。同理,如果一个太初黑.洞穿过一颗恒星中央核结构,我们就可以通过观察其表面的振动来了解恒星内部的相互作用。现在,对于本次研究的科学家而言,可能仅仅只是一个时间的问题。研究人员模拟一个太初黑.洞具有多大体积,才可以使得其与恒星发生接触时造成恒星表面出现明显振动波纹。结果发现,当质量达到一个典型的小行星水平时,才可符合这个要求。

形成

太初黑.洞是当一颗质量相当大的星体之核能耗尽后,残骸质量比太阳质量高3倍的恒星核心会演化成黑.洞,若中子星有伴星,而中子星吸收足够伴星的物质,也能演化成黑.洞。在黑.洞内,没有任何向外力能维持与重力平衡,因此,核心会一直塌缩下去,形成黑.洞。

当物质掉进了事界,纵使以光速计算,也不能再走出来。 爱因斯坦以几何角度把黑.洞解释为空间扭曲的洞,物质随空间而行,如果空间本身就是洞,是没有物质可逃出的。

为了要形成黑.洞,质量越小、物质压缩后的密度就越高 高密度时产生强大的压力与收缩相抗衡 然而比太阳质量还小的黑.洞在现代宇宙中是不可能形成的 但是在宇宙开始膨胀时有很高的密度 查儿多维奇和伊戈尔.诺维科夫在1967年,霍金在1971年都曾设想在宇宙膨胀的早期阶段可以产生黑.洞他们可以有小质量这样的黑.洞就称为太初黑.洞。尺度比原子核小的黑.洞称为太初黑.洞。

太初黑.洞有多大

你可以想象一颗具有十倍太阳质量的恒星。在它的大约十亿年寿命的大部分时间里,该恒星在其中心把氢转化成氦而产生热。释放出的能量会产生足够的压力,以支持该恒星去抵抗自身的引力,这就产生了半径约为太阳半径五倍的物体。从这种恒星表面的逃逸速度大约是每秒一千公里。也就是说,一个以小于每秒一千公里的速度从该恒星表面点火垂直上升的物体,会被恒星的引力场拖曳回到表面上来,而具有更大速度的物体会逃逸到无穷远去。

当恒星耗尽其核能,那就没有东西可维持其向外的压力,恒星就由于自身的引力开始坍缩。随着恒星收缩,表面上的引力场就变得越来越强大,而逃逸速度就会增加。当它的半径缩小到三十公里,其逃逸速度就增加到每秒三十万公里,也就是光的速度。从此以后,任何从该恒星发出的光都不能逃逸到无穷远,而只能被引力场拖曳回来。根据狭义相对论,没有东西可能比光旅行得更迅速。

其结果就是一颗黑.洞:这是时空的一个区域,从这个区域不可能逃逸到无穷远。黑.洞的边界被称作事件视界。它对应于从恒星发出的刚好不能逃逸到无穷远的,而只能停留在施瓦兹席尔德半径处徘徊的光线的波前。施瓦兹席尔德半径为R=2GM/c^2,这里G是牛顿引力常数,M是恒星质量,而c是光速。对于具有大约十倍太阳质量的恒星,其施瓦兹席尔德半径大约为二十公里。

现在有了相当好的观测证据暗示,在诸如称为天鹅X-1的双星系统中存在大约这个尺度的黑.洞。也许还有相当数目的比这小得多的黑.洞散落在宇宙之中。它们不是由恒星坍缩形成的,而是在炽热的高密度的介质的被高度压缩区域的坍缩中产生的。人们相信在宇宙启始的大爆炸之后不久存在这样的介质。这种“太初”黑.洞对我将在这里描述的量子效应具有最大的兴趣。一颗重十亿吨的黑.洞具有10-13厘米的半径,只有一颗中子或质子的尺度。它也许正绕着太阳或者绕着银河系中心公转。

“太初黑.洞”是指在宇宙前期极高的温度和压力下所产生的黑.洞。因为其特殊的形成原因,其质量很小,根据霍金的黑洞辐射定律,质量越小,辐射的能量越高。

太初黑.洞是宇宙大爆炸时几秒内形成的黑.洞,其大小只相当于一个质子,在所有的黑.洞理论中,霍金辐射率与质量成反比。因为这个放射过程逐渐地降低黑.洞的质量。很小质量的黑.洞在其过程中,会出现一种类似于高压放气一样,大量辐射爆发的最后阶段。这个相当于一个氢弹产生数百万吨的爆发力。在当前的宇宙年龄下,即使一个普通黑.洞也不会失去所有的质量。然而,由于原生黑.洞并非由恒星核心崩溃形成,他们可以是任意大小。并且太初黑.洞的生命周期很短,因为其本身能够放出大量的霍金辐射。一个原子大小的太初黑.洞质量大约为10^4KG,温度为6000度。当他进一步蒸发时体积会减小。根据霍金的描述黑.洞最后会在一个爆炸中消失殆尽。


相关内容

  • 用现代科学说明[易经]是什么?
  • 用现代科学说说<易经>是什么? --不明<易>者,不得为相:不通<易>者,经商不利. --孔子:一阴一阳之谓道.继之者善也,成之者性也.仁者见之谓之仁,知者见之谓之知,百姓日用而不知,故君子之道鲜矣. --曾国藩:各朝文人学者,没有不读<易>的,也没有 ...

  • 爱因斯坦广义相对论简介
  • 广义相对论简介 广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于 1916 年发表的用几何语言描述的引力理论,它 代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平. 广义相对论将经典的牛顿万有引力定律 包含在狭义相对论的框架中,并在此基础上应用等效原理而建立.在广义相对论中,引 力被描述为时空的一种几何属性(曲率):而这种 ...

  • 6.5 行星.恒星.星系和宇宙
  • 6.6 一.教学目标: 行星.恒星.星系和宇宙 1.了解行星.恒星和星系等概念,知道宇宙的几个主要天体层次. 2.了解宇宙大爆炸理论. 二.教学重点: 1.宇宙中的主要天体层次. 2.掌握解信息题的方法. 三.教学难点:宇宙大爆炸理论 四.教学方法:讲授法与引导探索法 五.教学过程: (一)引入新课 ...

  • 宇宙天体配套文稿
  • 宇宙天体 一.太阳系Solar system 太阳系由母恒星太阳和围绕其运行的八大行星.一百多颗卫星.一些矮行星和众多太阳系小天体(小行星.彗星)构成. 恒星太阳Sun 太阳是地球生命的来源,我们的生活都依赖于它.太阳位于太阳系的中心,距离我们非常遥远,以至于如果太阳熄灭的话,我们要8分钟后才会知道 ...

  • 万有引力分章节经典
  • 个性化辅导讲义 第五章 万有引有定律 第一课时 知识梳理 一.考点内容要求 二.考点归纳 ⎧⎧动力学特征:万有引力提供向心力研究的对象-天体运动⎨⎪ ⎩运动学特征:匀速圆周运动⎪ ⎪行星运动-开普勒三定律⎪ ⎧内容:⎪ ⎪⎪m 1m 2 ⎪万有引定定律-⎨公式:F= G r ⎪⎪ ⎩引力常量G 的测 ...

  • 图解宇宙的尺度:从宏观世界到微观世界
  • 根据大爆炸理论,我们这个宇宙大概有137亿年的历史. 首先我们来看看10亿光年的尺度.10亿光年大概是10万亿公里. 这个时候我们看到的世界大概是这个样子的:那些白点是什么? 10亿光年.jpg  河外星系 继续,1亿光年,那些白点究竟是什么? 1亿光年.jpg 1000万光年.jpg 100万光年 ...

  • 宇宙和宇宙的规律
  • 宇宙和宇宙的规律 什么叫宇宙?宇宙是什么? 由无数的星球组成,可以大得无边无际.以及一切物质的无法预测的分解,可以小得抓不到.无穷的大和无法分解的小叫宇宙. 以光子为最小单位的聚合.分离.运动.转化而形成和正在形成的一切物质叫宇宙. 从有到无,从无到有.这也叫宇宙.不管是一种怎样的物质和意识,都可以 ...

  • 双星系的"黑洞"系数H3是宇宙"黑洞"产生的根源
  • 双星系的"黑洞"系数H3是宇宙"黑洞"产生的根源 作者:黄宗培 2003年1月25日 --牛顿揭示的万有引力定律是宇宙的第一个规律:本文作者揭示的双星系成形规律是宇宙的第二个规律: --本文将揭示宇宙的第三个,第四个,第五个规律: 宇宙的第三个规律:绝对运动的 ...

  • NASA宣称在地球附近发现最年轻的黑洞
  • NASA宣称在地球附近发现最年轻的黑洞(图) 2010年11月16日 07:10 凤凰网科技 凤凰网科技讯 北京时间11月16日,据美国宇航局报道, 科学家通过美国宇航局钱德拉X射线望远镜在距地球5000万光年处发现迄今最年轻的黑洞,这个黑洞仅诞生30年,它对于人们研究黑洞婴儿阶段提供了独一无二的机 ...