高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

恒星级黑洞是谁发现的(恒星型黑洞的史瓦西半径值)

时间:2023-07-19 作者: 小编 阅读量: 54 栏目名: 高考资讯

恒星型黑洞史瓦西半径的推导依据简单来说,只要是拥有质量属性的物体,理论上都存在一个临界半径特征值,它被科学家们称为史瓦西半径。而黑洞,其实就是一种实际半径小于史瓦西半径的物体,对于没有自转行为的黑洞而言,史瓦西半径会形成一个被称为视界的球面结构。那么,具有70公里半径的黑洞,其史瓦西半径值则为3公里。

作者:文/虞子期

在许多电影场景中,黑洞都被描述为通向另一个维度的时空隧道,视线中的一切都会被这个宇宙吸尘器一样的物体吸走,但这样的描述却让它们变得更加神秘而不容易被人理解。但事实上,黑洞也因为不同的属性特征而被划分为不同的类型,比如,当恒星进化到终点时所形成的恒星型黑洞。当一颗高达太阳质量数十倍的恒星,在耗尽内部的所有能源之后,便会在之后的坍塌过程中形成一个恒星型黑洞。那么,这些无法直接观测到的恒星型黑洞,科学家们是通过怎样的方式找到的?其史瓦西半径又是如何通过逃逸速度计算得出,我们的地球有可能被黑洞吞噬吗?

宇宙中的恒星型黑洞是什么样子的

相对而言,恒星型黑洞的直径一般只有几千米到几十公里,由于其本身太小以至于无法观察到逃逸现象。我们只能在一颗恒星或星际物质向黑洞靠近的时候,观察到可能会发生物质积聚于黑洞的现象。因为,当恒星型黑洞中有物质掉落的时候,动能会在被加热的同时受到潮汐力的挤压,由于加热而被电离的原子在达到数百万开尔文的时候会发出X射线。

一般情况下,科学家们会更倾向于在二进制X射线源区域寻找黑洞的踪迹,因为,黑洞入射物质最理想的来源之一便是伴星,并且,此类双星系统更利于对目标黑洞进行质量估算。我们都知道,中子星和太阳质量之间大概是1.5:1的样子,而一旦确定目标物体的质量,便有利于我们确定它到底是黑洞、还是中子星。

与此同时,我们还需要观察目标物体发出的X射线变化情况,因为落入黑洞的物质,并不会山发出稳定的X射线辐射,相反还会呈现出零星散落的趋势,从而导致了其发出的X射线出现了强弱的变化。比如,已知的黑洞“候选者”天鹅座X-1,便是一个具有可变高度的不规则光源,它的X射线大约会在每百分之一秒左右闪烁一次,位于天鹅座X-1周围的发射X射线的区域较小。

其伴星HDE 226868是表面温度达到31000K的超巨星,从光谱数据来看,其光谱线振荡周期大约为5.6天。从质量光度关系这个层面来看,其质量被估算为太阳30倍左右,而天鹅座 X-1的质量则至少达到7倍太阳质量,不然不足以施加足够大的引力,以引起HDE 226868光谱线的摆动。当然,也存在一些其他的估算方式,并将天鹅座X-1的质量提高到16倍太阳质量。但是,仅仅是7倍太阳质量就已经足够大,这样的物体注定无法形成白矮星或中子星,所以,科学家们能够得出它一定是黑洞的结论。

恒星型黑洞史瓦西半径的推导依据

简单来说,只要是拥有质量属性的物体,理论上都存在一个临界半径特征值,它被科学家们称为史瓦西半径。物体的质量与史瓦西半径值成正比,比如,地球具有的史瓦西半径值为9毫米左右,而我们的太阳则具有3千米左右的史瓦西半径值。

而黑洞,其实就是一种实际半径小于史瓦西半径的物体,对于没有自转行为的黑洞而言,史瓦西半径会形成一个被称为视界的球面结构。有一个基本事实我们需要清楚,人类可以观测到的是史瓦西半径,而不是黑洞的实体半径。而位于我们银河系中心的超大质量黑洞,便拥有780万千米左右的史瓦西半径值。

事实上,科学家们是从逃逸速度的公式衍生出史瓦西半径的计算方法,简而言之,当一个具有特定质量的物体被压缩到了这个半径值以内,那么,任何已知的作用力都无法阻止这个物体被压缩成黑洞。当黑洞的逃逸速度大于目标物体的移动速度,那么,无法逃脱引力束缚的物体就会被黑洞吸入,而导致其不能再回到星际空间之中。

科学家们通过万有引力公式、牛顿第二定律得出天体表面的重力势能,再由物体的动能、物体逃脱天体的引力得出半径的临界值。简单来说,天体的史瓦西半径值,其实就是当逃逸速度等于光速的时候所计算出的半径值。我们可以从史瓦西半径了解到,任何一个半径小于史瓦西半径、且有重力属性的天体,其最终的命运都是坍塌成为一个黑洞,时空曲率让其将所有靠近的物质都吸入该天体的中心。

如何计算恒星型黑洞的史瓦西半径值

很多时候,人们会习惯性地将黑洞比喻为宇宙中的真空吸尘器,但是这样的描述方式并不正确。比如,倘若我们的太阳这颗普通的恒星,变成了质量相同的黑洞,也不会对地球围绕太阳运行的轨道产生太大影响。星体类型变化所导致的直接性后果,便是地球上的温度会发生巨大变化,因为,这颗星球不会再受到太阳电磁风暴和太阳风的影响。当然,此时可能有人要担心地球会不会被吸入黑洞之中。

虽然,即使是光速也不能从黑洞中逃逸,但事实上,地球必须在所谓的史瓦西半径(Schwarzschild半径)内穿过,才能够被黑洞吸入其中。而所谓的史瓦西半径则需要通过逃逸速度的公式来进行计算。而这个计算的过程也比较简单,首先,我们会用到逃逸速度的公式,对于光子或无质量物体而言,接下来我们可以将c(光速)代入V esc,然后计算得出目标恒星型黑洞的Schwarzschild半径R值为多少。

v esc =(2GM / R)1/2

R = 2GM / c 2

为了大家可以对这个公式有更具象的理解,我们可以用自己所在的太阳系来举例。比如,当一个质量与太阳相等的黑洞,替换了我们星系中太阳的存在。那么,具有70公里半径的黑洞,其史瓦西半径值则为3公里。简而言之,当地球和这个太阳质量相同的黑洞距离保持在3公里以内的时候,便会被这个太阳系中心的黑洞吸入其中。也就是说,只有在这个距离值之外,才能让这颗星球上的所有生物免于灾难,所以,地球现在处于的位置,并没有被黑洞吞噬的风险。

    推荐阅读
  • 大海我的世界游戏解说逃生(大海解说我的世界Minecraft)

    接下来我们就一起去了解一下吧!大海我的世界游戏解说逃生大海解说我的世界Minecraft尖叫庄园逃生大海解说,我的世界,我的世界视频,我的世界实况,我的世界生存

  • 掌中之物小五的真实身份是什么 掌中之物小五的身世

    女主何妍意外帮助警察击毙了在逃案犯,但之后因为某些缘故对方改头换面成为了傅氏集团总裁傅慎行并对何妍展开了疯狂的报复行动。后来,小五与何妍里应外合,暗中收集傅氏集团犯罪证据,协助警方及调查组阻止集团资金外逃,历经重重困难,终以正义战胜邪恶。另外,当年在《三生三世十里桃花》饰演连宋的李东恒,此次在剧中饰演梁元泽。

  • 此一时彼一时是什么意思(此一时彼一时的解释)

    接下来我们就一起去了解一下吧!此一时彼一时是什么意思此一时彼一时意思是那是一个时候,现在又是一个时候。表示时间不同,情况有了变化。

  • 不如埋头苦干(比埋头苦干有用)

    当上下级之间的关系友好时,说明领导是喜欢下属的,自己的工作也会顺顺利利;而那些埋头苦干的同事,即便做出的业绩再大,在不被领导喜欢时,工作也不会顺利,甚至是得不到领导的青睐;相信大家在职场打拼,都有共同的目的,那就是升职加薪,这是改善自己生活方式的重要途径。

  • 醋泡黑豆的制作方法(醋泡黑豆的正确做法)

    3、等锅中的黑豆完全降温以后,把它们收集起来,装入干净的玻璃瓶中,再加入准备好的醋,醋的数量一定要完全没过黑豆,在它的最上层放上去皮的大蒜,然后把瓶盖密封好,放在冰箱中保存十天左右里面的醋泡黑豆就能做好。

  • 青凤梨可以直接吃吗(青凤梨能吃吗)

    如果青凤梨已经成熟了,因为相对菠萝来说凤梨中所含的蛋白酶和苷类物质比较少,因此是可以削皮之后直接吃的,但是同样也需要注意不能过多食用,适量即可,以免出现身体不适的反应。因此一定要将凤梨放至成熟后再吃,而且在食用之前最好是先用淡盐水将其浸泡半个小时左右,以除去多余的刺激性物质,这样吃起来会更安全一些。

  • 962464是什么意思(详解962464的含义)

    下面更多详细答案一起来看看吧!962464是什么意思962464这一串数字暗含的就是我爱你的意思,各个数字分别对应各个手机上九键的按键上的字母,是woaini,就是woaini拼音。用数字表达爱意会显得十分生动有趣,并且会有一种神秘感,表白则会显得含蓄。

  • 描写春天花开美景的句子(形容春天花开的优美句子)

    春天的标志,当属桃花。有太多的专家,学者,文人,墨客,总爱把桃花比成那蛇蝎美人的面庞,“艳如桃李,心如蛇蝎”。迎春花起得早,吹起了鹅黄的小喇叭,向人们宣告,“春天来了!”阳春三月,春光明媚,桃花“争开不待叶”盛开于枝头。桃花有单瓣、重瓣,颜色有粉红、深红、纯红、纯白以及红白复色等等。桃花真是千姿百态,让人看了眼花缭乱。桃花抢先一步,集体露出粉红的脸蛋。迎春花是春天的标志,黄黄衣裙,轻轻袅袅。

  • 儿童膀胱肿瘤怎么治(福州男婴尿布有血)

    前日,福建医科大学附属协和医院小儿外科医生同时为这两名孩子进行急诊手术,切除肿瘤,挽救了两条鲜活的小生命。林林今年4岁,活泼可爱。经CT检查,医生发现林林右肾有一个巨大肿瘤,而且已经破裂出血,危及生命。为了救治这两个孩子,在魏孝钰的带领下,详细的手术方案很快出炉。对于这种病,及早发现、及时治疗是最佳办法。此外,少数患儿有发热、厌食、体重减轻的症状。

  • 建兰的养殖方法(建兰的养殖方法是什么)

    下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!建兰的养殖方法土壤:要用排水性好的,疏松肥沃的土壤,可以自己配制。光照充足花才会开的更艳丽。温度:适合生长在20度到28度之间的环境下,冬季控温。