關於黑洞！

Question

我很好奇憂。
就是黑洞到底是把東西吸進去，還是在快拉進去前就把東西扯裂開了？

Answer 1

[因為世界是右手打造的], 答不對題!! 問題又不是問黑洞資料!!! 答了半天, 還是沒有回答到問題....

就是黑洞到底是把東西吸進去，還是在快拉進去前就把東西扯裂開了？

這是個[力](Force)的問題.
黑洞會把東西吸進去, 是因為本身的力場向內崩潰(Collapse), 產生了巨大的重力場(Gravitational Force). 這個重力場是越靠近(黑洞)中心越強, 當物體(天體, 星球或太空船)被黑洞的重力場抓住(黑洞重力大於逃脫力), 物體會被黑洞吸進去. 當黑洞的重力大於物體本身構造的力場(Bonding), 物體就會被扯裂開了. 至於在哪裡會被扯裂開, 這要看物體本身的構造.

2005-07-12 16:05:32 補充：
Sum,是潮汐力嗎?試想你在黑洞的重力場之外, 送一塊蛋糕跟一條鐵棒進入黑洞, 你認為蛋糕會變長, 還是會先破碎? 跟鐵棒比??
你指的身體變長是因為[廣義相對論]
的時空扭曲(time dilation).可是我們從哈伯望遠鏡觀測到, 黑洞周邊有極大的輻射(X射線).這些輻射是由被吸進黑洞的天體, 經由高熱磨擦而釋放的. 時空扭曲應該是在分子or原子的層面...

Answer 2

樓上的Oh My God?!大大答得不錯，不過有一點答錯了，黑洞可以扯碎物質的主要原因不是取決於物體本身的構造，而是因為黑洞的潮汐力，簡而言之，潮汐力是一種引力差，當你頭上腳下進入黑洞時，你的腳比你的頭更接近黑洞，你的腳所承受的引力因此比頭多，這種引力差令你的身體變長，變成麵條啦

Answer 3

科學家發表的一篇報告中指出，黑洞這種看不見的宇宙墳場所釋放的能量可能高達宇宙誕生以來所有總量總和的一半，但這項理論尚須進一步的驗證。

多年來，天文學家早已猜測黑洞會輻射能量，但其量無法與恆星相比。根據最新的研究發現其實黑洞所輻射的能量可與恆星相匹敵。

正在義大利主持一項 X-ray 天文學會議的 NASA 哥達德太空飛行中心科學家 Nicholas White 表示，如果以可見光的宇宙來看，似乎宇宙中大部分能量都來自恆星，但新的研究發現，隱藏在塵埃與氣體背後的輻射能量也相當巨大，而這些能量可能來自黑洞。由於黑洞是一種無法看見的星體，因此科學界原本對它的猜測頗多，但近年來在觀測技術的大幅的進步下，黑洞之存在已不容置疑，而它的輻射大部分都在 X-ray 範圍。

黑洞的種類也相當多，與會的天文學家 Fabian 表示，超巨質量黑洞可達太陽質量的一百萬、甚至十億倍，但體積卻只有太陽系大小，當氣體被吸進黑洞時，會達到極高的速度並產生巨大的能量。從這些高溫、高速氣體所輻射出來的巨大能量，波長範圍涵蓋可見光至 X-rays，但其可見光輻射直到最近才被觀測到。

新的 X-ray 觀測儀器，包括詹德拉望遠鏡，未來都將能驗證這項理論的正確性。與會的科學家 Maran 表示，黑洞的輻射究竟是否有這麼多，關鍵就在於超巨質量黑洞到底只是虛構星體或是真正存在而定。

支持黑洞誕生理論的新證據

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天文學家發現新的證據，支持有關大質量星死亡後形成黑洞的理論。

科學家在分析一顆鄰近黑洞的恆星後發現它的氣體來自附近的超新星爆炸。

這項發現發表於本期的「自然」期刊(Nature)。

黑洞是一種超高密度的死亡恆星產物，其重力之強使光線也無法從其中逃出，所以天文學家無法直接看見黑洞，只能從鄰近的恆星運動上看出黑洞的跡象。

據信黑洞可自兩種途徑產生：一種是超巨質量恆星在核反應停止後塌縮形成，或者是死亡的恆星爆炸後其殘骸塌縮產生。

Canary 島天文物理協會的 Rafael Rebolo 表示，天文學家已經建立起超新星的物理環境模型，搭起了超新星與黑洞形成間的關聯。

天文學家推測，在天蠍座距離一萬光年處，有一顆恆星與黑洞相當接近，其周圍大量的 X-rays 爆發便是物質被吸進吸積盤的證據之一。

Rebolo 和組員分析這顆恆星的光譜以確定其成分，結果發現其中含有高出正常值甚多的氧、鎂、矽與硫等不可能由這顆恆星本身產生的元素，科學家推測這些元素是來自於從前在附近爆炸的另一顆恆星，但現在已經看不見了。要產生這些元素必須經歷數十億度的高溫，而只有超新星爆炸才能達到如此高溫。這顆爆炸了的恆星質量大約為太陽的四十倍，在一百萬年前爆炸，爆炸時的光度在地球上以肉眼就可以看見。

這位西班牙科學家提出的觀測結果首次證實了黑洞是由超新星爆炸所產生。奧克拉荷馬大學教授 John Cowan 表示，這是一項最直接而又符合邏輯的觀測證據。

但加州柏克萊大學的天文學教授 Alex Filippenko 則認為這項理論在爆炸與物質墜回之間的關聯性仍然相當脆弱，因為如果恆星的外層在爆炸中散逸，而內部塌縮成黑洞，則爆炸能量與恆星物質總量間的平衡必須相當精準。
甚麼情況下會產生黑洞

•紅超巨星：大質量恆星

•超新星爆炸： 3倍以上

•恆星質量在太陽的30倍以上

或殘核質量在3倍太陽質量以上

甚麼情況下會發生黑洞？

超新星爆炸除了往外炸開的殘骸之外，原先核心部分仍繼續向內塌縮。這時有兩種可能的情況會發生。核心質量很大的，一般認為大約大於3到5個太陽質量，會一直塌縮下去，變成一種很奇怪的物體：黑洞。

大質量的恆星演化到中心的碳氧核心向內收縮時，因為質量夠大，內縮的萬有引力夠強，以致於電子簡併的壓力不足以抵擋萬有引力，核心於是持續收縮，溫度升高，直到碳和氧可以進行更進一步的融合反應，形成更重的元素，例如氖和鎂。在核心部分，這樣的，收縮融合，再收縮融合，的過程一直接續發生，直到合成鐵為止
在恆星內部鐵核形成之後，並沒有進一步的核融合反應可以提供能量來抵擋萬有引力的收縮。因此核心密度一再升高，整個核心就像是一個超大的原子核一樣。在接下來的某一瞬間，許多電子被質子捕捉，轉變成中子。在這一瞬間，核心物質的性質頓時改變，變得堅硬了些。原先在這核心外圍一起向內收縮的物質一下子反彈子出來，而把更外圍較低密度的物質整個向外炸了開來。這就是超新星的爆炸。

伴隨這整個過程的是極大的能量釋放。首先是許多微中子帶走了絕大部分的能量，而後向外炸開的物質，本身也具有很大的能量，使得這整個星球外圍炸開的物質溫度增高，且放出大量的光。之所以叫做「超新星」是因為它突然變得很亮，像一顆新出現的星星，並且常常有可能亮到幾乎是一整個星系的亮度。在爆炸的那一瞬間，巨大的能量也使得許多比鐵更重的元素得以形成，包括許多放射性元素。

恆星總質量小於0.08太陽質量: 恆星連氫反應也不能被燃點,未能踏入主序,沒有氣體壓力抗衡引力,恆星只能塌縮,由於恆星質量小,氣體很快就被塌縮到簡併態,恆星單靠簡併壓抵抗引力,此後恆星在幾乎平衡之狀態下把內部熱能帶走,恆星漸漸冷卻,成為一顆棕矮星(brown dwarf).

質量在0.08-0.5太陽質量之間: 恆星能夠點燃氫反應並形成氦心,之後和上一節所述一樣演化成紅巨星,氦心簡併後也不足以點燃氦反應,結果形成一顆氦為主的白矮星,隨著能量被帶走,恆星漸漸冷卻.

(Horizon說質量小於0.4太陽質量之恆星有可能全是對流層不能形成氦核不能形成紅巨星,我覺得也可接受)

質量在0.5-3太陽質量之間: 恆星在紅巨星階段可進一步燃點氦反應,恆星質量小故中心達簡併態,氦閃過後,恆星會回到水平分支(horizontal branch)上,氦燃燒殆盡後形成碳心,結果恆星形成氫核包氦核包碳心,但是恆星不夠高溫再次點燃碳反應,結果形成一顆碳氧為主的白矮星,隨著能量被帶走,恆星漸漸冷卻.而氫氦殼一直被推出形成行星狀星雲.

在0.5-3太陽質量之間: 恆星在紅巨星階段可進一步燃點氦反應,恆星質量小故中心達簡併態,氦閃過後,恆星會回到水平分支(horizontal branch)上,氦燃燒殆盡後形成碳心,結果恆星形成氫核包氦核包碳心,但是恆星不夠高溫再次點燃碳反應,結果形成一顆碳氧為主的白矮星,隨著能量被帶走,恆星漸漸冷卻.而氫氦殼一直被推出形成行星狀星雲.

質量在3-8太陽質量之間: 恆星在紅巨星階段可進一步燃點氦反應,核心未達簡併已可點燃氦反應,氦閃不發生.氦反應會令碳核堆積,而氫氦殼被推出,恆星又一次經歷巨星階段,再推出令殼形成行星狀星雲,然而碳核因持續塌縮令溫度不斷增高,碳核達簡併態,一剎那之點燃產生碳爆,把整個恆星炸毀.

然而要補充一點,從某些中子星可推斷出其前身是3-8太陽質量的恆星,要是每個3-8太陽質量的恆星都經歷碳爆,那些中子星有怎麼解釋呢?另外,碳爆會令鐵核中的鐵系元素拋到外太空,可是根據量度,鐵系元素在太空中之比例遠比預期中少.這個令天文學家大惑不解.

質量在8-30太陽質量之間: 恆星在紅巨星階段可進一步燃點氦反應,核心未達簡併已可點燃氦反應,氦閃不發生.氦反應會令碳核堆積,而氫氦殼被推出,恆星又一次經歷巨星階段,再推出令殼形成行星狀星雲,然而碳核因持續塌縮令溫度不斷增高,未到簡併態已達到足夠溫度點燃碳反應,碳爆不發生,核心因碳反應堆積了鎂及鐵元素,鐵反應吸熱導致恆星以自由下落速度塌縮,產生簡併中子氣體,恆星已進入萬劫不復之地,超新星爆發令中心只殘留一顆中子星,中子星以簡併中子壓支撐,慢慢冷卻.

質量在30太陽質量以上: 和上述情形一樣,可是超新星爆發後,遺下的中子星不足以抗衡引力,持續塌縮演化成黑洞.



甚麼情況下不會產生黑洞

•紅巨星：質量在在太陽質量3倍以下

•白矮星：殘核質量在1.4倍以下

•中子星（波霎 ）：殘核質量1.4~ 3倍之間

甚麼情況下不會發生黑洞？

而質量較小的，因為萬有引力相對地較小，當核心縮小，密度大到中子的簡併壓力足以抵擋萬有引力時，一個穩定的結構就可以形成。因為這樣一個星球是由中子簡併的壓力在支撐著，所以叫做「中子星」。中子星的直徑大約是十公里左右而已，但是質量卻和太陽相當。

紅巨星

不會一直的存在，它也會有消耗它的核燃料的時候，直到滅亡。而恆星消耗完它的核燃料會發生什麼？取決於恆星的質量。大而重的恆星在滅亡時和小恆星不同。中等輕重的恆星，像太陽，當它耗盡燃料時會膨脹，而且溫度升高，它將變為一個巨大的、膨脹的恆星── 紅巨星 (Red Giants)。這個轉變是由恆星的深處發生的變化引起的，因為它內部核心區域中的氫幾乎己經燃繞殆盡，而絕大多數變成了氦。

沒有燃料加進去，終將慢慢熄滅下來，這樣內部的平衡無法維持，強大的引力使它好像柱梁折斷的高樓大廈，一下子猛然坍縮──天文學上稱之為「引力坍縮」，奇特的是，這樣的坍縮又使它獲得「生機」，引力能使核心溫度壓力進一步提高，並把氦元素點燃起來，開始了新的氦變鈹、鈹變碳、碳變氧等一系列的熱核反應。它們雖然是不循環的，但已生成的加原來存在的氦(約20%)，也足以維持一段相當長時間，使它繼續光發光。在恆星內部完成這種反應轉變的同時，它的外面部分卻會急劇地膨脹起來，半徑可比原來大幾十甚至幾百倍，但表面溫度則因此而會下降，所以譜型變晚，星光變紅，終將變成類似獵戶α、天蝎α那樣的紅巨星。

如果把恆星比喻人的一生的話，紅巨星大約是屬於中壯年期，在這階段，它的內部己不再是氫核，而是燃燒著的氦核，而且還在不斷收縮之中。收縮的能量一部分維持上述那些不循環的熱核反應，一部分則傳給恆星外層，使它們不斷膨脹，並表現出一些活動的特性，如光變，拋出大量物質等。

中子星（Neutron Star）：
一顆半徑不到 15公里，但每立方公分就擁有數十億噸質量的超高密度、幾乎都是中子所組成的星體。 它是恆星演化到核融合反應結束、邁向死亡而塌陷後僅靠中子間的斥力維持它不致繼續塌陷的星體。因為中子星通常都俱有強烈的磁場和高速的自轉，以致於在它的磁場兩極有電磁波輻射和物質噴流的現象； 若這些電磁波能規律地仿如燈塔的探照被我們觀測到，所以在 1967 年由於這個特徵發現了它們的存在， 因此它們也有著「波霎」的稱呼。

當一個巨大恆星在超新星爆炸後，如果恆星的質量較重（大約比地球重4至8倍)它就有可能成為中子星，也稱作脈衝星。由於本身的重力非常大 ，連電子緊貼在原子核外面也撐不住內縮的力量，電子就會被擠壓進原子核，而與質子結合成中子。因此這樣的星體極為奇特，因為整顆星就是中子組合成的星球。直徑約十公里左右的中子星。而它的殼層十分牢固，任你重錘猛敲，火燒冰凍，都無法破壞它。中子星和其他恆星相比，體積小，密度大。一立方公分的中子星物質，竟重達10億多噸！如綠豆般大小的東西要1萬艘萬噸輪才承受的起。而一般中子星非常小，但質量卻很大，表面溫度約一百萬左右，但因為體積小，所以亮度很低。

高速自轉的中子星也稱脈衝星，這是因為它們可以產生快速脈動的可見光，無線電波和x射線，伽瑪射線光束，當脈衝星在自轉時，就會產生短而有規律的脈衝波(波霎pulsar)，己知脈衝同期在0.03~4.3秒之間，脈衝的周期極為穩定，足以與最好的原子鐘相媲美，而每當光束指向地球時，我們就可看見它。在浩瀚的宇宙中，它就像是一座燈塔一樣

最原始的黑洞概念

黑洞最原始的概念，是在1783年由劍橋學者米契爾(John Michell)首先提出，他最先提出黑洞的可能性，他所認知的時空是牛頓的絕對時空概念，當時他認為如果一個物體的「脫離速度」無限大的時候，則連光線也沒有辦法逃離這個物體的吸引，他把當時所觀看到的這種星體稱做「暗恆星」。