文档介绍：第四讲 宇宙探索
导言
20世纪后期以来人们对宇宙的认识有了很大的提高,对宇宙的探索从来没有像今天这样热,我们生活的宇宙是怎样的?它的起源、它的发展、它的未来怎样?
黑洞
什么是黑洞黑洞是爱因斯坦的广义相对论的最著名的预测之一。广义相对论预言,当大质量的恒星达到极高密度时,就在空间形成了一只很深的“引力陷阱”,最终把空间弯曲到这样一个程度,以致附近的任何物体,包括光线在内被其吞灭,就好像一个无底洞,这样的天体称为黑洞。在黑洞的中心是一个奇点,那里所有的物质都被无限压缩,时空被无限弯曲。
黑洞的形成可能由恒星演化而来的。
白矮星质量小一些的恒星主要演化成
中子星质量比较大的恒星则有可能形成。根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。
黑洞如果超过了三倍太阳的质量,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系。
哈勃"望远镜观察新发现银河系心脏是黑洞
这是一张黑洞处于星群中间的概念图,现今的望远镜还不能直接看到黑洞,但可以借助引力来探测它们。
观察黑洞黑洞连光线都会吸引,是隐身的,怎么能够观察到呢?
我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
黑洞吞噬恒星
黑洞使光线弯曲
在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!光线在黑洞附近强烈弯曲,这就给观察黑洞提供了可能。