黑洞,解开难解的宇宙谜题的神秘钥匙

我们来深入探讨一下“黑洞”——这个宇宙中最神秘、最引人入胜的谜题之一。
"黑洞:宇宙的“无底洞”"
黑洞是时空中的一个区域,其引力如此强大,以至于没有任何物质或辐射(包括光)能够从中逃脱。它就像一个宇宙中的“无底洞”,一旦越过它的边界(称为“事件视界”),就无法回头。
"形成:大质量恒星的生命终点"
黑洞并非凭空出现。它们通常形成于大质量恒星(质量是太阳几十倍甚至几百倍)生命的最后阶段。当这些恒星耗尽其核心的核燃料后,内部不再有足够的压力来抵抗自身巨大的引力。在引力的猛烈挤压下,恒星的核心会坍缩,其质量被压缩到一个无限小的点,这个点被称为“奇点”。围绕着奇点,会形成一个边界,即事件视界,这就是黑洞。
"关键特征:"
1. "事件视界 (Event Horizon):" 这是黑洞的“边界”。一旦任何物体(甚至光)越过这个边界,就无法再逃逸。事件视界的大小与黑洞的质量成正比。这是我们区分不同类型黑洞的重要特征。 2. "奇点 (Singularity):" 位于事件视界中心,理论上是一个体积无限小、密度无限大、时空曲率无限大的点。所有落入黑洞的物质最终都会被挤压到奇点。奇点的本质仍然是现代物理学尚未完全

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黑洞的大名,可谓无人不知无人不晓。但若问你黑洞究竟是什么,黑洞是如何产生的,能够上来的人却又寥寥无几。

其实,科学家们从未停止过对黑洞的研究。

2019年4月10日晚,包括中国在内的全球多地天文学家,同步公布了这张黑洞照片。这是人类首次一睹黑洞的真容。

事件视界望远镜项目组拍下的黑洞照片

这张照片虽然看起来非常模糊,仿佛看不出个所以然来,然而,它其实大有文章。发光的区域就是黑洞外围,中心黑色的区域就是黑洞的视界线内部了。

根据爱因斯坦的相对论,黑洞诞生于超大质量恒星的残骸,当恒星燃烧殆尽时,发生了巨大的爆炸,但内核得以幸存,逐渐坍缩并形成一个无限小的点——奇点。

奇点密度巨大,可以使周围空间发生扭曲,甚至光都无法逃逸。

黑洞形成示意图

如此说来,我们拍到的黑洞照片中间的黑色区域就是“黑洞本洞”了,那么,其外围的光亮又是从何而来呢?

黑洞强大的引力可以将宇宙气体吸引过来,并绕着它旋转。

黑洞吸引宇宙气体绕其选转‍

这些宇宙气体运动的速度越来越快,温度也越来越高,甚至可以升高到数十亿度,于是,它发光了。

‍黑洞外围气体发出的微弱的光

这些光,就是我们拍摄到的黑洞外围微弱的亮光了。

为了拍摄到这张黑洞照片,科学家们付出了许多努力,在地球上的许多地方搭建起了射电望远镜阵列,这是科学家们拍摄黑洞照片的重要工具。

射电望远镜阵列

这些射电望远镜可以接收宇宙天体的射电辐射,并将这些电磁信号以其他形式呈现出来。

每一台射电望远镜收到的数据量都非常大,加到一起差不多有10PB。按照一台笔记本电脑的硬盘是1TB来计算,这些望远镜为此次观测接收的数据可以装满1万多个笔记本。

科学家正在处理数量庞大的数据

通过对黑洞的持续研究,科学家们发现,黑洞并不是一成不变的。

我们知道,星系并非一动不动的,比如我们所处的银河系,就正处于运动状态。当两个星系距离很近时,它们就会碰撞、合并,每时每刻,全宇宙都有几十亿次星系的合并正在进行。

两个星系合并到一起

星系的合并过程非常剧烈,往往会发生许多次的碰撞、弹开、再碰撞、再弹开……星系内部的恒星和行星轨道发生变化,最终,两个星系合二为一。

星系合并时的剧烈运动

因此,处于星系中的黑洞,也将融合在一起。它们逐渐靠近,并在引力作用下飞速旋转,最终,合成一个黑洞,并引起剧烈的引力波运动。

黑洞的融合过程

黑洞,正如它充满神秘感的名字,仍有许多未解之谜,等待我们去探索。

健康提示:请出门戴口罩、勤洗手、多通风,少去人群密集处。

大千世界

《层层透视大宇宙——黑洞之谜》

播出时间:2月6日 22:29

监制 / 田龙 主编 /刘铭 黄丽君

来源: 央视科教

发布于 2025-12-14 02:23
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