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于宇宙中的黑洞是把物质压缩到一个点上呢,还是把物质挤压出来,只浓缩引力的载体?

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解决时间 2021-06-04 10:08
于宇宙中的黑洞是把物质压缩到一个点上呢,还是把物质挤压出来,只浓缩引力的载体?
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  黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。

  天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。

  黑洞是爱因斯坦广义相对论最为惊人的预言之一:如此大的质量集中在一个非常小的体积内,致使引力压倒了一切其他的力,使得没有东西——包括光——可以逃脱。与普通的表面不同,黑洞有一个视界,这个虚拟的表面将黑洞内部与外界隔开。有意思的是,广义相对论预言类似天体物理学研究的宏观黑洞是极为简单的天体;仅仅使用两个参数就可以完全描述它们,这两个参数一个是质量,另一个是自转。

  现在天文学家意识到黑洞有许多种,从几个太阳质量的恒星质量黑洞到106-109个太阳质量的超大质量黑洞。在这两者之间是否存在中等质量黑洞目前还不能确定,它正是目前研究的热点。当30-100个太阳质量的恒星耗尽其核燃料就会在其自身引力作用下坍缩,形成大约10个太阳质量的黑洞;在诸如银河系这样的星系中可能有1千万个这样的黑洞。其中绝大多数无法看见,但是当它们吸积来自伴星的物质时就会成为明亮的X射线源;它们被称为X射线双星。更为壮观的是,坍缩星中央新形成的黑洞吸积可能会产生宇宙间最剧烈的爆发——γ射线暴。

  除了这些小黑洞外,现在有越来越多的证据显示,几乎在每个星系的中心都有一个超大质量黑洞。它们的质量从106-109个太阳质量不等,而且还与宿主星系核球的质量紧密相关,大约是核球的1/1000。超大质量黑洞的最直接证据来自银河系中心,在那里恒星绕中央黑洞转动的椭圆轨道已经被观测到了,这可以精确定出它的质量为3.7×106个太阳质量。当超大质量黑洞吸积周围的气体时,它就会成为活动星系核。活动星系核可以极为明亮(达到1048尔格/秒),压倒其宿主星系中的所有恒星。

  尽管中央超大质量黑洞的存在已经被人广为接受,但是对它们的形成过程仍然一无所知。黑洞质量与星系质量的紧密联系预示超大质量黑洞的形成是与其宿主星系的形成分不开的。对这一现象的一个潜在解释是,当黑洞通过吸积生长时,它会在其周围沉淀下足够的动量和能量,以此来吹散星系中的气体切断自己的物质补给。这一过程也会决定星系中所能形成恒星的总数,而且可以归整大到星系团尺度的结构。因此,尽管还没有引起足够的重视,但是黑洞确实在宇宙结构的形成与演化中扮演了重要的角色。

吸积物理学

  流向中央天体的气体几乎不可避免地会带有角动量,这会防止它们直接掉入中央天体。相反地,气体会进入一个盘状结构,它的指向由气体角动量决定。这一简单的物理解释适用于所有的天体物理吸积盘,从银河系的气体盘到太阳系的行星盘。鉴于角动量所造成的壁垒,为了使气体掉入中央天体就需要一些阻尼机制。在许多系统中,等粒子体中的磁场提供了这些阻尼,有效地将角动量转移到了外围,使得吸积得以进行。

  除了传递角动量之外,磁场也会把被吸积气体的部分引力势能转化为热能。这一过程非常复杂而且对此知之甚少,但是它所释放的能量并不敏感地依赖于其中的细节,可以被可靠的估计出来。因此吸积盘的动力学特征将只和热能是否可以被辐射有关。基于辐射效率可以将吸积流划分成两大类。

  如果耗散的能量可以在比气体流入黑洞短得多的时标内被辐射掉,那么气体就可以快速冷却,形成一个薄盘(盘的垂直厚度通常是半径的0.1-3%)。其辐射效率为0.06-0.4,这取决于黑洞的自转;因此薄盘是宇宙中最高效的能源,其效率大约是恒星核聚变的50倍。与之形成对比的是,如果气体无法有效地辐射它的能量,它就会形成厚盘(厚度大约是半径的20%或者更多)。
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黑洞,由老化的恒星在燃烧尽之后,内部温度下降,造成压力减小,在核心引力的作用下向内部坍塌,密度增大,并加速旋转,发出可以使光线弯曲的更强的磁场和引力,于是便形成了黑洞就目前知道的而言!应该是压缩物质

物质压缩

什么东西靠近它都会被吞掉

只吃不拉········

是物质和引力压缩的共同体

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