黑洞是黑的吗为什么那么黑?黑洞为什么是黑色
发布时间: 2023-07-18

本文目录

黑洞是黑的吗为什么那么黑

谢邀!

我认为,宇宙中不存在黑洞。但如果有的话,可能是巨大的天体“漩涡中心”吧,由于黑洞是随天体快速运动的,所以它的磁场引力不是很大。谢谢!

黑洞为什么是黑色的

谢谢邀请,首先解释一下,黑洞本身是一种天体,是大质量恒星核聚变结束后塌缩成的超高密度天体,而天体的颜色是由发出的光的光谱决定,而黑洞的超强引力,导致距离它一定范围内(这个范围肯定大于黑洞本体的大小,又称事件视界)连光都无法逃脱,也就意味着不发光,不发光自然就是黑色的,或者说和宇宙背景一个颜色。

为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的

黑洞,是由于大质量星球坍缩形成的超大质量星体,但是体积却无限小,这就造成了黑洞附近的引力非常强大,以至于连光都不能逃脱黑洞的束缚,所以这个奇怪的星体被我们称之为“黑洞”,黑洞不能向外发射光线,所以想要直接看到黑洞是不可能了。所以我们必须间接的,通过周围的东西来反应黑洞,当然从照片上看,这个间接的东西就是周围红色的物质,中间黑色的阴影力就包含着黑洞(事实上阴影部分要比黑洞半径大很多)。

我们从照片上看到的黑洞周围发红光的东西叫做“吸积盘”,是围绕着黑洞高速旋转的星际尘埃、气体或星体碎片,高速旋转速度有多高呢?接近光速。因为旋转速度极快,物质之间相互摩擦,放出大量的光和热,这也就是我们看到的黑洞照片周围的“红光”。

为什么上面的红光又加上”“号了呢?因为你看到的根本就不是它本身的样子。

我们看到的红光有亮有暗,完全是为了区分那个地方辐射更加强烈,哪个地方辐射稍微弱一些,所以说图中渲染成红色完全是为了好看,没错就是为了好看,如果工程师愿意,完全可以换成蓝色,完全可以换成其他任何颜色。

意思就和红外成像道理一样,颜色的亮暗完全是为了区分辐射的大小▲

我们用来探测深空的望远镜不是长这个样子▼

而是长这个样子▼

甚至是这个样子▼

所以我们通过射电望远镜探测的是来自深空的电磁波,想要看到可见光基本上是不可能了。在我们探测到电磁波之后,要经过特殊的处理,将不可见的电磁波用可见的颜色来标示出来了,这也就是黑洞照片周围为什么是红光。

关注我,我将持续更新科学科普内容,也欢迎留下你的见解!

黑洞的密度无限大,那么黑洞会是什么元素组成的塌缩的铁会形成新元素吗

黑洞并不是由任何元素组成的,另一方面黑洞的密度也不是无限大。

关于密度

大家应该都知道,黑洞是根据广义相对论预言的一个天体,它早在相对论提出后一年左右就被天文学家史瓦西在广义相对论的引力场方程一个解里发现了。根据他得到的史瓦西半径公式,当一定的质量压缩到一定的半径范围内,就能产生黑暗的视界,就能形成黑洞。我们先来看看这条史瓦西半径公式:

但很明显这条公式里,黑洞的质量跟密度并不成正比,而是跟半径成正比,而半径的三次方才是与密度成正比。因此,黑洞的密度并不是恒定的,也不是质量越大密度越大,而是刚好相反,黑洞的质量越大,密度反而越小。

不过这里得到的密度并不是真正的密度,而是平均密度。黑洞并没有一个固体或液体或气体或等离子体……的表面,反正就是没有任何物质表面就对了,理论上它的所有质量都集中在中心的奇点上,这中心奇点的密度才是无限大的。

那么这个奇点会由什么元素构成吗?回答这个问题之前我们要先来看看坍缩的过程。

坍缩

在史瓦西推算出史瓦西半径公式后,他就认为,当天体坍缩到视界半径以内后,就不会有任何物理过程能阻挡它继续坍缩了,它最终会坍缩成无穷小的一个奇点。

对于史瓦西解,广义相对论的创立者爱因斯坦本人是很赞赏的,因为它是广义相对论的第一个精确解。但对于他推算出来的奇点,爱因斯坦是拒绝的,他认为必然有某种机制阻止这种无限的坍缩。

泡利不相容原理

后来,随着量子力学的发展,科学家对于微观的物理机制有了更深的认识。根据量子力学,物理学家泡利提出了一种物理机制:泡利不相容原理。他指出两个以上的费米子(构成万物的物质粒子,与之对应的是传播物质粒子间相互作用的玻色子)不能拥有完全相同的量子态。根据这一原理,原子的同一轨道最多只能拥有两个核外电子,这样才能通过两个电子拥有相反的自旋来避免拥有完全相同的量子态。这意味着当核外电子数高于2时,所有的核外电子不能占据同一原子轨道。

钱德拉塞卡极限

上世纪二十年代末,一位来自印度的英国留学生,著名的相对论权威爱丁顿的学生钱德拉塞卡据此(泡利不相容原理)提出电子简并压的概念。当恒星演化到末期,核聚变终止,无法产生能量用于抵抗引力,剩余物质在引力作用下将会向内坍缩,当剩余质量小于钱德拉塞卡极限,坍缩最终会在停止,剩余物质会处于电子简并态,达到原子物质所能达到的最大密度。但当剩余质量超过这一极限,剩余物质就会突破电子简并压,继续向内无限坍缩下去……

奥本海默极限

到了上世纪三十年代初,科学家通过α粒子轰击实验又在原子核里发现了中子,由于中子同样遵守泡利不相容原理,随后美国物理学家奥本海默就据此提出了中子简并压的概念。他认为当恒星最终坍缩到电子简并态并超过钱德拉塞卡极限极限后,带负电荷的电子会在巨大的引力作用下突破电子简并压力被压入原子核,与核内带正电荷的质子结合成为不带电的中子,然后会在中子简并压的作用下停止继续坍缩,从而形成内核由中子简并态物质构成的中子星。

在这个阶段,原子、元素都已经不复存在了,因为中子简并态的内核里既没有质子,也没有核外电子,自然就没有所谓的原子、元素这些东西了。

但奥本海默同时指出,当剩余质量超过了某一极限(奥本海默极限),剩余物质就会在巨大的引力作用下突破中子简并压,此后就没有任何已知物理机制能让其停止坍缩了,它最终会坍缩成一个无穷小的奇点。黑洞最终无可避免地产生了。

结论

于是又回到故事的开头了……只要恒星足够大,最终的结局依然是黑洞。而从上面的恒星坍缩过程可以看到,当恒星坍缩到中子简并态,就已经不存在所谓的原子和元素了。自然中子简并态继续坍缩产生的黑洞也不会有什么原子、元素了。

黑洞的物理状态跟我们已知的任何一种物质形态都不一样,它的里面是一个空无一物的弯曲空间和一个无限弯曲的奇点,这个奇点的物理状态目前没有任何理论可以描述,相对论只能给出一个定义:时空无限弯曲的一点。然而,我们知道,无限是没有物理意义的……

广义相对论表示:我能怎么办,我也很绝望啊……

宇宙中的黑洞是黑色的吗

作为天体的黑洞,只是一种形象地比喻。洞的特点是东西掉下去就上不来了,而作为天体的黑洞,也具有洞的这一性质:任何东西,只要接近它达到一定的距离,就被它完全吸引,再也逃脱不掉,像掉进洞里一样。

而黑,也是很形象的说法,因为人们是无法直接看到黑洞的。人们之所以看到东西,是因为所看到的东西或者自己发光,或者反射别的发光体的光。而黑洞自身不发光,又不反射不了光,人看不到它,所以被成为黑的洞。

黑洞有颜色

微信