宇宙的黑洞究竟有多大?

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宇宙的黑洞究竟有多大?
所谓“巨大黑洞”是指质量超过太阳100万倍以上的黑洞.如果存在巨大黑洞,那么在它周围的物质亦应当像绕太阳旋转的行星那样,遵循“开普勒行星运动三定律”,哈勃太空望远镜就在NGC4261、室女座M84星系、室女座M87星系等星系中心发现了高速旋转的气体.根据开普勒定律,气体的旋转速度应与其围绕天体的质量的平方根成正比,与旋转半径的平方根成反比.如果能够确定旋转速度和半径,就能求出哪个天体的质量,NGC4261旋转半径为300光年以内,质量约为太阳质量的20亿倍；M84星系旋转半径为30光年以内,质量约为太阳质量的3亿倍；M87星系旋转半径为15光年以内,质量约为太阳质量的30亿倍.计算结果应当是令人吃惊的!10亿倍太阳质量的黑洞的半径大约为10天文单位,也就是1光年的一万分之一.所以,哈勃太空望远镜的观测结果与黑洞的半径相比较,还没有把握住黑洞的外侧.1995年,有关科学家与美国史密森尼安天文台合作,使用超长基线电波干涉仪群观测猎犬NGC4258星系的中心区域,发现在NGC4258星系中心仅0.3光年的区域内,就存在相当太阳质量3600万倍的质量,而且获得了迄今为止最精确的旋转速度.由此,星系中心存在巨大黑洞的可能几乎转瞬间便具有了可能性.同年,科学家们进行了对确认巨大黑洞具有决定意义的观测,证据是通过日本的X射线天文卫星观测得到的,观测对象是名为“MCG-6-30-15”的一个活跃星系.观测结果表明,来自这个星系中心的X射线发生了“引力红移”,这是非黑洞无法解释的.所谓“引力红移”是在强引力作用下,时间似乎变慢的可用广义相对论解释的现象,在这种现象中光波长变长.这个现象被确认其意义就相当于直接观测到黑洞.科学家从此得到了巨大黑洞存在的强有力的证据,任何星系都存在巨大黑洞.【最新资料补充：黑洞的碰撞】 一项最新研究显示,使用现有的天文设备能够观测到超大质量黑洞碰撞后形成的持续“红外线晚霞”,这种晚霞能够持续发光10万年.这项研究有助于科学家更早地发现黑洞发生碰撞的迹象.超大质量黑洞的质量是太阳的数百万至数十亿倍,通常它们出现在像银河系或更大的星系中心位置.像这样的碰撞属于宇宙中最猛烈的现象,黑洞碰撞后产生的能量远超出宇宙所有恒星的能量之和.碰撞所形成的能量通常被认为以重力波形式释放,在太空星系结构形成难以捉摸的波纹,这些能被天文观测装置探测到.碰撞粒子 美国约翰·霍普金斯大学的杰里米·施尼特曼(Jeremy Schnittman)和朱利安·克罗利克(Julian Krolik)最新计算显示,黑洞碰撞释放的红外线晚霞可持续10万年之久.这种持续发亮的光环来自于叫做“吸积盘(accretion discs)”的浓密灰尘气体云,吸积盘位于黑洞周边,向黑洞提供补给.依据这项最新计算结果,当两个黑洞发生碰撞,吸积盘中太空物质的轨道将被扰乱,导致粒子之间发生彼此碰撞.施尼特曼告诉《新科学家》杂志：“碰撞之后气体粒子在新的圆形轨道稳定下来,但这些气体粒子又会被其他的粒子碰撞跳跃起来,在这个碰撞过程中气体粒子损失了大量能量.”这些能量被转化成X射线和其他形式的光,在它们最终形成红外线之前会在吸积盘的气体灰尘迷宫里反弹跳动.只释放红外线 研究人员称,美国宇航局“斯皮策”太空望远镜具备红外线探测能力,可观测到此类红外线发光呈现绚丽晚霞的景象.施尼特曼说,“不同于其他太空红外线来源,刚碰撞的黑洞不会发出X射线或紫外线,我们只需要找到红外线来源即可.”未参与此项研究的哥伦比亚大学天体物理学家克里斯坦·蒙诺尤(Kristen Menou)称,这是一项非常吸引人的天文学研究.施尼特曼和克罗利克估计目前宇宙存在着超大质量黑洞碰撞形成的10万多个可观测红外线来源.他们向《天体物理学杂志》提交了这项研究.有朝一日天文学家将探测到由超大质量黑洞碰撞发出的重力波,由于这种重力波的频率非常低,目前激光干涉仪重力波天文台(LIGO)无法探测到重力波的存在.一项叫做“激光干涉仪空间天线(LISA)”的太空任务计划可能会探测到黑洞碰撞产生的重力波,但是该太空计划将于2018年启动.

黑洞的大小不固定的，黑洞就和恒星一样有大有小，主要取决于他的质量，像如果太阳这种质量的恒星变成黑洞的话就只有核桃那么大，而我们银河系中心的黑洞可以贯穿我们整个太阳系

【巨大黑洞】 所谓“巨大黑洞”是指质量超过太阳100万倍以上的黑洞。如果存在巨大黑洞，那么在它周围的物质亦应当像绕太阳旋转的行星那样，遵循“开普勒行星运动三定律”，哈勃太空望远镜就在NGC4261、室女座M84星系、室女座M87星系等星系中心发现了高速旋转的气体。 根据开普勒定律，气体的旋转速度应与其围绕天体的质量的平方根成正比，与旋转半径的平方根成反比。如果能够确定旋转速度和半径，就能求出哪个天...

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【巨大黑洞】 所谓“巨大黑洞”是指质量超过太阳100万倍以上的黑洞。如果存在巨大黑洞，那么在它周围的物质亦应当像绕太阳旋转的行星那样，遵循“开普勒行星运动三定律”，哈勃太空望远镜就在NGC4261、室女座M84星系、室女座M87星系等星系中心发现了高速旋转的气体。 根据开普勒定律，气体的旋转速度应与其围绕天体的质量的平方根成正比，与旋转半径的平方根成反比。如果能够确定旋转速度和半径，就能求出哪个天体的质量，NGC4261旋转半径为300光年以内，质量约为太阳质量的20亿倍；M84星系旋转半径为30光年以内，质量约为太阳质量的3亿倍；M87星系旋转半径为15光年以内，质量约为太阳质量的30亿倍。计算结果应当是令人吃惊的！10亿倍太阳质量的黑洞的半径大约为10天文单位，也就是1光年的一万分之一。所以，哈勃太空望远镜的观测结果与黑洞的半径相比较，还没有把握住黑洞的外侧。 1995年，有关科学家与美国史密森尼安天文台合作，使用超长基线电波干涉仪群观测猎犬NGC4258星系的中心区域，发现在NGC4258星系中心仅0.3光年的区域内，就存在相当太阳质量3600万倍的质量，而且获得了迄今为止最精确的旋转速度。由此，星系中心存在巨大黑洞的可能几乎转瞬间便具有了可能性。同年，科学家们进行了对确认巨大黑洞具有决定意义的观测，证据是通过日本的X射线天文卫星观测得到的，观测对象是名为“MCG-6-30-15”的一个活跃星系。观测结果表明，来自这个星系中心的X射线发生了“引力红移”，这是非黑洞无法解释的。 所谓“引力红移”是在强引力作用下，时间似乎变慢的可用广义相对论解释的现象，在这种现象中光波长变长。这个现象被确认其意义就相当于直接观测到黑洞。科学家从此得到了巨大黑洞存在的强有力的证据，任何星系都存在巨大黑洞。

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黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样． 亦可以简单理通常恒星的最初只...

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黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样． 亦可以简单理通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生裂变、聚变。由于恒星质量很大，裂变与聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于裂变与聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素。接着，氦原子也参与裂变与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。 跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。 当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。 质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。 这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径），正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。 根据科学家计算,一个物体要有每秒中七点九公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饶着地球转圈子了.这个速度,叫第一宇宙速度.如果要想完全摆脱地球引力的束缚,到别的行星上去,至少要有11.2km/s的速度,这个速度,叫第二宇宙速度.也可以叫逃脱速度.这个结果是按照地球的质量和半径的大小算出来的.就是说,一个物体要从地面上逃脱出去,起码要有这么大的速度。可是对于别的天体来说,从它们的表面上逃脱出去所需要的速度就不一定也是这么大了。一个天体的质量越是大,半径越是小,要摆脱它的引力就越困难,从它上面逃脱所需要的速度也就越大. 按照这个道理,我们就可以这样来想:可能有这么一种天体,它的质量很大，而半径又很小,使得从它上面逃脱的速度达到了光的速度那么大。也就是说,这个天体的引力强极了,连每秒钟三十万公里的光都被它的引力拉住，跑不出来了。既然这个天体的光跑不出来,我们然谈就看不见它,所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的，任何物质运动的速度都不可能超过光速.既然光不能从这种天体上跑出来,当然任何别的物质也就休想跑出来.一切东西只要被吸了进去，就不能再出来，就象掉进了无底洞,这样一种天体，人们就把它叫做黑洞. 我们知道，太阳现在的半径是七十万公里。假如它变成一个黑洞,半径就的大大缩小.缩到多少?只能有三公里.地球就更可怜了,它现在半径是六千多公里.假如变成黑洞，半径就的缩小到只有几毫米.那里会有这么大的压缩机，能把太阳 地球缩小的这么!这简直象<天方夜谭>里的神话故事,黑洞这东西实在太离奇古怪了。但是，上面说的这些可不是凭空想象出来的,而是根据严格的科学理论的出来的.原来,黑洞也是由晚年的恒星变成的,象质量比较小的恒星,到了晚年，会变成白矮星；质量比较大的会形成中子星.现在我们再加一句,质量更大的恒星,到了晚年，最后就会变成黑洞.所以，总结起来说,白矮星 中子星和黑洞,就是晚年恒星的三种变化结果. 现在,白矮星已经找到了，中子星也找到了，黑洞找到没有?也应该找到的.主要因为黑洞是黑的，要找到它们实在是很困难。特别是那些单个的黑洞，我们现在简直毫无办法。有一种情况下的黑洞比较有希望找到，那就是双星里的黑洞. 双星就是两颗互相饶着转的恒星.虽然我们看不见黑洞，但却能从那颗看的见的恒星的运动路线分析出来.这是什么道理呢?因为,双星中的每一个星都是沿着椭圆形路线运动的,而单颗的恒星不是这样运动。如果我们看到天空中有颗恒星在沿椭圆形路线运动,却看不到它的'同伴',那就值得仔细研究了。我们可以把那颗星走的椭圆的大小，走完一圈用的时间，都测量出来.有了这些，就可以算出来那个看不见的'同伴'的质量有多大。如果算出来质量很大，超过中子星能有的质量，那就可以进一步证明它是个黑洞了。 在天鹅星座，有一对双星，名叫天鹅座X-1.这对双星中，一颗是看的见的亮星,另一颗却看不见.根据那可亮星的运动路线.可以算出来它的'同伴'的质量很大,至少有太阳质量的五倍.这么大的质量是任何中子星都不可能有的.当然，除这些以外还有别的证据。所以,基本上可以肯定，天鹅座X-1中那个看不见的天体就是一个黑洞.这是人类找到的第一个黑洞。 另外,还发现有几对双星的特征也跟天鹅座X-1很相似，它们里面也有可能有黑洞。科学家正对它们作进一步的研究. “黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。

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