黑洞、白洞和虫洞

第四节黑洞、白洞与虫洞、东华理工大学、主要内容、黑洞的形成与虫洞白洞黑洞、虫洞与白洞的关系、一、黑洞、黑洞的成因与分类黑洞冲突与黑洞蒸发黑洞的探索、1 .黑洞的成因与分类、概述：1)黑洞的成因与分类天文学家相信宇宙中有无数的黑洞，认为黑洞是复盖一切的重点。 现在最古老的黑洞是2004.6月，美国斯坦福大学，2 )黑洞是根据现代一般相对论预言的宇宙空间中存在的质量大的天体和星星(不是“孔”)。 黑洞是在质量足够大的恒星因核融合反应的燃料消失而死亡后，发生了重力崩溃。 黑洞的质量非常大，重力场非常强，物质和放射线都不能逃脱，光也不能逃脱。 因为类似于热力学上完全不反射光的黑体，所以被命名为黑洞。 黑洞周围有无法检测出的事件视野，显示了无法返回的临界点。 质量是太阳的3.8倍，黑洞的质量没有上限，也是太阳的数亿倍，美天文学家发现最小黑洞2001.4.28，XTEJ1650-500，直径仅25公里，成因：1)大质量的恒星在生命的最后阶段因自己的引力而崩溃。 它自身的引力很强，使核崩溃，成为既没有大小也没有密度的数学点。 这一点周围有一个被称为视野的区域，直径只有几千米，这里重力很强，什么光都逃不掉，是个黑洞。 3 )在宇宙大爆炸初期，宇宙的压力和能量如此大，能够将一些物质的小团块压缩成不同尺度和质量的太初黑洞。 黑洞的分类：质量、角动量和电荷1 )施瓦西尔黑洞：最简化的无电荷、不旋转的球对称黑洞2 )无球标记纳米黑洞：有电荷、不旋转的球对称的黑洞3 )曲线黑洞：无电荷但旋转的黑洞4 ) 众所周知，黑洞是看不见的，所以科学家们只能通过它产生的放射线和相邻恒星的万有引力来判断它的存在。 一般来说，天文学家们把黑洞分为星形黑洞和超质量星形黑洞两种。 星状黑洞是由几颗相当于太阳的恒星崩溃形成的，超质量星状黑洞的质量可达到十亿颗太阳的质量。 银河中心和恒星中心的超大黑洞。 2 .黑洞碰撞与黑洞蒸发，早期宇宙物质的分布相对集中，彼此距离不远，到处飘荡的黑洞很可能相互遭遇，具有强引力场的两个天体激烈碰撞，形成了一个。 在一些银河内部，银河中心的强引力以邻近的恒星和星际物质为中心，聚集的质量在一定程度上变大的话就会变成黑洞。 银河中心部的质量大的恒星死后，变成小的黑洞，许多机会碰撞形成大的黑洞。 2.1黑洞的冲突：黑洞一旦形成，就不会有其他东西。 黑洞的质量决不会因吸收外界物质而增加，因逃逸物质而减少。 也就是说，古典物理学说，黑洞不能向外辐射。 1974年霍金提出黑洞蒸发理论：根据量子力学，“粒子”可以脱离黑洞。 2.2黑洞蒸发：量子力学，整个空间充满了“虚”粒子的反粒子对，它们陆续成对产生，分开，然后聚集消失。 如果存在黑洞，虚子对中的一个成员可以落入黑洞，而剩下的另一个成员则失去了可以与之消亡的配偶。 这个被抛弃的粒子和反粒子可以随着它的配偶落入黑洞，但是它无限远，作为从黑洞发射的放射线存在。黑洞的质量越小重力场越小，粒子逃逸过程越容易，因此黑洞粒子的发射率及其表面温度越大。 黑洞向外发射粒子，减少了黑洞的质量，进而引起了发射速度和温度的上升，因此黑洞的质量更快地减少了。 如果黑洞的质量变得极小，那么在巨大、相当于一千万枚氢弹的爆炸中结束自己的历史。 白矮星：又称简并矮星，是由电子间的不相容原理排斥力支撑的稳定恒星，是由电子简并物质构成的小恒星。 3 .黑洞的探索、特征：低亮度、高密度、高温晚期恒星被认为是低质量恒星演化阶段的最终产物。 首先发现的白矮星：天狼星伴星，形成过程：红巨星阶段末期，星的中心温度、压力不足或核聚变达到铁阶段停止能量的产生，星壳的重力压缩星星生成高密度天体。 大多数恒星的演化包括白矮星阶段。 许多恒星因为新星和超新星爆炸而抛壳，质量微小的恒星最终也有可能演化成白矮星。 白矮星，白矮星：恒星死亡时的生命形态，形成的白矮星，白矮星内部物质不发生核融合反应，恒星不再产生能量，由于核融合的热而无法抵抗重力崩溃，由极高密度物质产生的电子退缩和压力所支撑。 在物理学上，与没有自转的白矮星相比，电子简和压力所支撑的最大质量是1.4倍的太阳质量，也就是钱德拉塞卡尔极限。 白矮星的质量超过太阳质量的1.4倍的话，原子核间的电荷斥力就无法对抗重力，电子会被推到原子核里变成中子星。 白矮星的致密球体有太阳般的质量，但体积像地球那么大。 白矮星体内没有燃烧的燃料，通常只要释放储存的热量，就会发出非常微弱的光。 白矮星被认为是恒星生命的终点，星系附近的恒星大部分进入了包括太阳在内的这个阶段，但只有接近3%的恒星质量足够大，就会形成超新星。 中子星：别名波突然，星星进化，晚期经重力崩溃发生超新星爆炸后，可能成为少数目标之一。 也就是说，质量没有达到能够形成黑洞的恒星寿命结束后崩溃形成的恒星和存在于黑洞中的恒星，其密度比地球上任何物质的密度都要大得多。 离地球非常近的中子，核的氢在核聚变反应中被耗尽，完全变成铁，就形成了从核聚变得不能获得能量的过程。 不受热辐射压力支撑的周边物质在重力的作用下迅速落入核心，外壳的动能转变为热能，可能向外爆炸引起超新星爆炸，或者根据局星的质量，整个星体被压缩为矮星、中子星、黑洞。 望远镜下中子星、中子星和白矮星的不同：白矮星的密度大，但在能够达到正常物质结构的最大密度范围内：在电子、电子、原子核或中子星中，压力如此大，白矮星中的简并电压已经无法承受。 电子被压缩到原子核中，同质子被中子中和，原子只由中子构成。 整个中子星都是这样的原子核粘在一起形成的。 这么说来，中子星是巨大的原子核。 中子星的密度是原子核的密度。 中子星的质量非常大。 巨大的质量，光线也是抛物线穿透的。 白矮星被中子星压缩的过程中，恒星受到强烈压缩，其构成物质中的电子被质子吸入，变成中子。 密度： 1011kg/cm3，水密度的百万倍。 中子星是除黑洞外密度最高的星，与黑洞一样，是1960年代最重要的发现之一。科学家计算，如果老年星的质量大于十个太阳的质量，那么它最后可能成为中子星，但是质量小于十个太阳的恒星往往只能变成白矮星。 黑洞和白矮星、中子星一样，都是有理论预言后才开始实际探索的。 随着白矮星和中子星相继被发现，寻找黑洞已成为天文学家必须解决的课题。 黑洞不发光，不能直接观测，但由于与周围的物体相互作用，天文学家可以用几种间接的方法寻找黑洞。 黑洞的探索，超新星爆发的话，星核一般会变成中子星，但是这个核的质量比三个太阳大的话就会变成黑洞。 现在，寻找黑洞被认为最好从x射线双星开始。 如果在发射强x射线的双星系统中看不到一颗星，从另一颗隐形星的轨道运动可以推断出隐形星的质量远大于中子星的质量上限，则发射该x射线的天体很可能不是中子星，而是黑洞。 只有在接近另一颗恒星时才能检测到黑洞。 黑洞的强引力使其附近的恒星气流高速地向自己的身体吸引，它像无底深渊一样，吸引着周围的一切。 气体向黑洞泄漏，在黑洞周围形成漩涡，称为沉积盘。 气体之间的强烈摩擦使旋转的气体变热而发出强光，最热的部分达到1亿度，这些气体落入黑洞后会发出x射线。 黑洞、黑洞吞噬恒星，黑洞吞噬恒星，现在天文学家用这种方法确定了许多黑洞候选，其中最佳候选数量是发射这种强x射线的双星系统之一天鹅X-1。 霍金说，这种现象的最佳解释是，物质从可见星的表面被吹起，一旦落入不可见的伴星，就会发展成螺旋状的轨道，变得非常热，发出x射线。 黑洞发出的强x射线、重力强的黑洞、天鹅X-1中的黑洞吞噬了蓝巨星的物质，人类发现的第一个来自遥远深空(太阳除外)的x射线源，也是迄今为止地球上观测到的最强x射线源之一。 但是，该x射线源于2011年6月再次在钱德拉空间天文台被检测出来。 1964年，美籍天文学家RiccardoGiacconi检测出来自天鹅座的x射线源是由蓝天球(HDE226868 )和致密的星构成的双星系统，这个致密的星被确认为是太阳的约8.7倍质量的黑洞。 离地球有6000光年的距离。 黑洞的巨大引力扭曲了空间和时间。 物理学定律在黑洞的中心失去了意义。 没有人看到黑洞的内部，但数学家可以证明。 计算的结果是，想像力的黑洞可能是通向其他宇宙的入口。 爱因斯坦把空间比作气球皮一样有弹性的平面。 把球放在这个平面上，就会出现凹坑。 球越重，凹痕也越深。 人们把这种印象称为引力井。 物质被重力吸入井中，它将永远告别这个宇宙，有可能以别的形式出现在井的边缘。 黑洞是重力较强、理论上存在的宇宙体。 二、白洞、白洞也是理论预言的一个天体。 其理论依据是物质世界的对称性：也就是说，世界上任何物质都有反物质。 例如，现在证实的电子和反电子，质子和反质子大小相等，正负相反，完全对称。 如果两者相遇，就会消亡。 如果有什么东西掉落不能逃脱的被称为黑洞的物体的话，应该有什么东西逃脱不能掉下去的别的物体。 人们把后者称为白洞。 白洞和黑洞是对称的。 在有关黑洞的所有方程式中，在时间量上加上负号，就适合于白洞。 白洞也有视野。 与黑洞相反，所有的物质和能量都不能进入白洞的视野，只能从其视野的内部喷出。白洞是宇宙的喷射源，用与黑洞吞噬物质相反的方法向外界喷射物质和能量。 宇宙创造的大爆炸理论显示，我们现在观测到的宇宙全部来源于137亿年前的物质特点。 这个奇点很符合白洞所阐述的概念。 但是，白洞还是一个理论模型，观测尚未证实，是否存在，今后还需要进一步探讨。 二、作为虫洞、时空隧道的“虫洞”备受瞩目。 因为这首先是星际旅行的捷径。 例如，向离地球最近的恒星半人马座，进行4光年的旅行，通过“虫洞”只需要几个小时。 那么，虫洞是什么呢？从宇宙大爆炸学说和爱因斯坦的一般相对论出发。 根据爱因斯坦的一般相对论，一个黑洞是通向另一个宇宙的入口，通过黑洞的物质都进入外部的时空。 科学家认为，我们的宇宙可能通过黑洞与其他宇宙相连，其他宇宙也可能相连。 “虫洞”是指连接不同宇宙间和同一宇宙内不同场所间的隧道。 物质可以通过这个隧道进入别的宇宙或者同一宇宙的别的地方。 不仅如此，“虫洞”的一个结束时间也不一定与另一个结束时间一致。 根据爱因斯坦的一般相对论，时空不能远离物质存在。 空间的曲率是由与其所含物质和物质等价的能量决定的。 我们的宇宙本身就是扭曲剧烈的多联时空，但是当“虫洞”打开时，却很难找到。 更有创造性的意见认为可以人为地制造“虫洞”。 “虫洞”问题的研究才刚刚开始，越来越受到人们的关注。 “虫洞”不仅有可能成为宇