科學家是如何讓看不見的黑洞現形的

時間 2021-08-11 17:21:03

1樓:smile花敗無奈

通過捕捉宇宙中的x射線來推斷黑洞的存在,引力波探測可以幫助科學家瞭解宇宙中雙黑洞系統的分佈、形成和演化機制。神祕幽靈般的黑洞不發射任何光輻射,那麼如何在浩瀚的宇宙中探測到它們呢?這看起來有點像在煤窖裡找黑貓。

幸運的是,科學家已經發現了一些方法,其中之一就是「慧眼」

方法一:柴郡貓的笑容

雖然人類不能直接看到黑洞,但它就像《愛麗絲漫遊仙境》中露牙齒的柴郡貓,通過強大引力造成的時空扭曲展現出它的「微笑」。來自遙遠天體的光將在黑洞附近彎曲,黑洞充當引力透鏡。

方法二:星星繞著誰跳舞?

黑洞的引力會影響附近的天體。天文學家已經觀察到一些天體系統,其中兩顆恆星由於相互吸引而圍繞彼此運動。天文學家還發現,在一些這樣的雙星系統中只能看到一顆恆星,它圍繞一顆看不見的伴星執行。

方法三:一貪吃就露餡

當黑洞吞噬恆星和其他物質時,這些物質會被黑洞的巨大引力撕裂成氣體,並在黑洞的視界外圍形成一個旋轉的氣體吸積盤,氣體向視界旋轉,慢慢被吸入黑洞。吸積盤中的氣體高速旋轉,氣體離視界越近,轉速就越快。高速氣體之間的摩擦會產生大量熱量,使吸積盤中心部分的氣體溫度達到驚人的高度,併發出強烈的x射線。

科學家可以通過捕捉宇宙中的x射線來推斷黑洞的存在。

方法四:看不見還可以聽

引力波就像時空的漣漪。由兩個黑洞組成的天體系統不會產生可以被探測到的電磁波輻射。因此引力波是目前研究雙星質量黑洞的唯一手段。

引力波為人類研究黑洞開啟了一扇新的視窗。引力波探測可以幫助科學家瞭解宇宙中雙黑洞系統的分佈、形成和演化機制。科學家認為,未來更精確的引力波探測將有可能探測黑洞內部物質的分佈,從而瞭解它們的形成和演化歷史。

2樓:我要堅挺

我覺得科學家可能是發現了黑洞的運動規律,所以捕捉拍攝到的。

3樓:夔穀子

可能是通過一些特殊的辦法吧,畢竟科技這麼的優秀。

4樓:萌萌不知道

畢竟現在科技是很發達的啊,所以應該是利用了黑科技吧。

5樓:明暗交雜一笑生花

他們是通過高畫素的手機相機來拍攝所形成的。

科學家是如何找到絕對看不見的「黑洞」的呢?

6樓:漫閱科技

科學家當然有的

來是辦法。對源於恆星級大小的黑洞,最有希望的是在雙星中尋覓。如果有一對雙星,無論用多好的儀器也只能見到其中之一,而從那可見星的運動中能算出另一星的質量在太陽3倍以上,而且那一對雙星又發出很強的x射線(因為黑洞在吸入天體時,必然會發出這種電磁波),十有**,那顆看不見的「星」就是黑洞。

經過幾十年不懈的努力,現在科學家已找到了幾個黑洞。

另外,在宇宙中還可能存在著質量達幾十萬倍太陽質量的「星系級黑洞」。2023年「哈勃」太空望遠鏡就在室女星系的中心區域發現了一個質量達26億倍太陽質量的巨大黑洞;2023年它又發現在m87星系內也有一個巨大的黑洞。而在銀河系的中心,也極有可能存在著一個250萬倍太陽質量的大黑洞。

黑洞並不能直接觀察到,科學家主要是根據它周圍的星團及恆星的運動狀況判斷出黑洞的存在,並根據黑洞對周圍星團及恆星的引力,計算黑洞的質量等物理引數。

科學家如何讓看不見的黑洞現形

7樓:陽光語言矯正學校

方法一:柴郡貓的笑容

雖然人類不能直接看見黑洞,但是它就好像《愛麗絲漫遊仙境》中會露出牙齒的柴郡貓一樣,通過強引力所導致的時空扭曲展現它的「笑容」。遠方天體發出的光線在黑洞附近會被彎曲,黑洞扮演了引力透鏡的角色。

愛因斯坦的廣義相對論預言了這種效應,對於一個大質量天體而言,比如黑洞或者星系,會產生強大的引力場,使周圍時空彎曲得更加劇烈,包括光在內的任何東西都會受到強大引力場的影響。

哈勃空間望遠鏡已經拍攝到很多這樣的例子,來自遙遠背景星系的光線在途經前方星系或者黑洞產生的引力場時,發生了扭曲而形成「弧形」,甚至可變成圓環形狀。天文學家認為引力透鏡不僅能讓我們瞭解到遙遠宇宙(背景星系)的情況,還可能包含著前景星系**超大質量黑洞的資訊。

方法二:星星繞著誰跳舞?

黑洞的引力會對附近天體產生影響。天文學家已經觀測到一些天體系統,其中的兩顆恆星因彼此間的引力吸引而做互繞運動。天文學家也發現,在某些這類雙星系統中只能看到一顆恆星,它繞著某個不可見的伴星做軌道運動。

此外,在絕大多數星系的中心,都存在著一個超大質量黑洞。正如地球繞著太陽轉,星系中的恆星也都圍繞著這個超級黑洞旋轉。

2023年起,天文學家開始對銀河系中心區域附近的90顆恆星進行軌跡觀測和記錄。這些記錄顯示:所有恆星都圍繞著一個黑暗的中心運動著。

在20年的時間裡,這90顆恆星中的一顆名為s2的恆星完成了一次完整的繞行。根據s2的軌道資料,科學家終於計算出了銀河系中心這個黑暗天體的基本資料:質量約為430萬倍太陽質量,半徑約為0.

002光年。這樣一個高密度不發光的天體,基本上只可能是黑洞。

方法三:一貪吃就露餡

當黑洞吞噬恆星等物質時,這些物質會被黑洞的巨大引力撕扯成氣體,並在黑洞視界外圍形成一個旋轉的氣體吸積盤,其中氣體一邊旋轉一邊向視界靠近,最終被吸入黑洞。吸積盤中氣體高速旋轉,越靠近視界轉速越快,高速氣體之間的摩擦會產生大量的熱,使吸積盤中心部分氣體溫度達到驚人的高度併發出強烈的x射線。科學家可以通過捕捉宇宙中的x射線,並由此推斷黑洞的存在。

宇宙裡的大胃王

有的黑洞處於雙星系統中,而另外一個天體是正常的恆星,在這種情形下,正常恆星的物質會被黑洞強大的引力吸引過去。這些物質不會直接掉入黑洞中,而是會首先進入黑洞周圍的吸積盤中,某些時候吸積氣體的量過多,不能被黑洞全部吞掉,還會沿著黑洞的兩個轉軸將多餘的氣體拋射出去,產生非常壯觀的噴流。正是由於吸積盤和噴流的存在,它們都能夠產生電磁輻射,科學家利用地面或者太空的望遠鏡就可以探測到黑洞的存在。

中國發射的「慧眼」太空望遠鏡就是利用這個方法觀測黑洞的。

方法四:看不見還可以聽

2023年9月14日人類首次探測到引力波,從此擁有了感知宇宙的新能力,通過時空漣漪聆聽宇宙天體彈奏的交響樂。而那次探測到的引力波就來自兩個黑洞的併合,這也是黑洞以及雙黑洞系統存在的最有力證據。

引力波就像時空中的漣漪。兩個黑洞組成的天體系統不會產生能夠被探測到的電磁波輻射。因此引力波是目前研究雙恆星級質量黑洞的唯一手段。

引力波為人類開啟了一扇研究黑洞的新視窗。引力波探測能夠幫助科學家瞭解雙黑洞系統在宇宙中的分佈以及形成和演化機制。科學家認為,將來更高精度的引力波探測將有可能探測到黑洞內部的物質分佈,從而理解它們的形成和演化歷史,而這是其他任何天文觀測手段都不可能實現的。

科學家是怎樣發現黑洞的呢?

8樓:廣西師範大學出版社

黑洞並不能直接觀察到,科學家主要是根據它周圍的星團及恆星的運動狀況判斷出黑洞的存在,並根據黑洞對周圍星團及恆星的引力,計算黑洞的質量等物理引數。

幸運的是,黑洞朝地球進發進而吞噬人類的可能性極低。

黑洞來襲是有徵兆的,最初的徵兆是夜晚天空中會發生微妙變化。黑洞引力將扭曲地球的軌道,隨即其他行星以及銀河系中恆星的軌道也會發生變化。黑洞距離地球越近,地球軌道遭扭曲的程度也就越嚴重。

最終,地球將衝出它的軌道脫離太陽系,或是朝相反方向飛向太陽,致命的高溫將地球上的一切生靈化為灰燼。

法國科學家在2023年宣佈,在太陽系所在的銀河系的中心「天馬a黑洞」附近又發現了第二個黑洞。

這個黑洞是一箇中等大小的黑洞,其質量只有「天馬a黑洞」的1/2000,相當於太陽質量的1300倍。新的黑洞距離它的哥哥「天馬a黑洞」為3光年,並以每秒280千米的速度以螺旋方式圍繞「天馬a黑洞」旋轉。

當代愛因斯坦——斯蒂芬?霍金

說到黑洞,不能不提到20世紀的一位奇才——斯蒂芬?霍金。

2023年,梵蒂岡教廷科學院在一次宇宙討論會結束時,教皇約翰?保羅二世接見了與會的科學家,當一輛輪椅載著一個精瘦的中年人緩緩駛來時,教皇竟匆匆離開了自己的寶座,跪到了這輛輪椅前,驚得在場的人目瞪口呆。坐在輪椅上的人就是大名鼎鼎的「科學奇人」斯蒂芬?

霍金。2023年1月8日,是義大利天文學家伽利略逝世300週年紀念日,也正在那一天,霍金誕生於一個英國醫生之家。霍金在中小學時代的成績並不太好,以至有兩個同學曾為他將來是否能成才而打起賭來。其實霍金有自己的特長:

善於思考,想像力豐富,記憶力極佳。

正如西方諺語所說,「上帝像是精明的生意人,在給你一份天才的同時,一定會搭配上幾倍的災難。」就在霍金在牛津大學上三年級時,他感到手指不太靈活,接著,有一次竟從樓梯上摔了下來。在過完21歲生日後,醫生告訴他已患上了一種罕見的「als」病,這是一種不治之症,稱為「肌肉萎縮性脊髓側索硬化症」。

雖然這種病不會影響思維活動,但會讓神經細胞漸漸瓦解,使呼吸肌肉僵化,全身癱瘓窒息而死。醫生預言他很可能活不到25歲,但在心愛的女友的鼓勵下,霍金沒有消極地坐以待斃,而是全身心地投入了他的研究工作。

在2023年後,霍金漸漸不能動彈了,終日躺在輪椅上的他,後來竟發展到全身只有左手上一個指頭和臉上少數幾塊肌肉尚能活動,他那模糊不清的話語只有妻子才能猜個大概。可是連這點可憐的語言能力也未能保持多久,2023年的一次肺炎使他永遠失去了說話的能力。多虧一位電腦專家專門為他設計製造了一種軟體,可以讓他只用頭部及眼睛的動作來控制開關,把想說的話輸入到「語言合成器」中,以每分鐘15個單詞的速度「說出來」,也可以把話存入磁碟中。

霍金每做一個小時的演講,事先的準備工作至少要花10天時間!

霍金不僅創造出大大超過醫生所說的生命極限的奇蹟,還在2023年提出了震撼天文學界與物理學界的「黑洞物理學」。這是一門極其深奧的理論,它把廣義相對論、量子力學、熱力學等有機地結合起來。它的一些理論推導,往往一個公式或方程式就要寫上幾十頁,讓人看了發怵。

但正是這個神奇的理論,使黑洞研究進入了嶄新的階段,不但為人們尋找黑洞指明瞭方向,也生動地描繪出了宇宙極早期的「大**」和「暴長宇宙」的新影象。霍金也理所當然地獲得了2023年理論物理學界的最高獎——「愛因斯坦獎」。

根據霍金的理論,宇宙中不僅有恆星級那樣的黑洞,也應有大小達0.03光年、質量達幾百萬倍太陽質量的「巨黑洞」,還可能存在著只有「基本粒子」那樣大小、質量在10萬億千克(相當於地球上的一座山)的「微黑洞」。

霍金於2023年所寫的科普名著《時間簡史》風靡世界,也受到了中國讀者的喜愛。2023年8月,他應邀來到了中國,做了多次科學演講,一股「霍金熱」很快席捲了神州大地。

「黑洞」是科學家首先從理論上進行預言的

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