黑洞的定義 行進速度 壽命

Question

黑洞的定義
黑洞行進速度有多快
黑洞的壽命
假設黑洞有壽命那死亡之後會變怎樣
黑洞的中心爲什麼有噴流

Answer 1

黑洞的起源：

「黑洞」的觀念並不特別新奇，早在1798年，有名的學家拉步拉斯已察覺出因為無法射出光線於宇宙而被看成「黑洞」的星球之可能性。該想法在牛頓的重力理論的範圍內，極為簡單。此及縱然某種物體由行星、恆星、月球等彈出或射出。已知除非該物體具有比「逃離速度」更快的速度，它就不可能擺脫重力的引力脫離到宇宙空間。假如物體的速度比逃離速度慢，它不是掉回原位，就是像人造衛星那樣維繫其軌道運動。但拉步拉斯的構想被埋沒許久，因為一般認為不可能存在與太陽同一密度、半徑與地球的軌道半徑相同的星球，就算有也會因黑洞效果而不能觀測。可是到了1917年，黑洞終於以異於前述的方式被再提出討論。那是因為愛因斯坦的一般相對論出現而劃時代地改變重力的概念，使人們欲研究由此理論可預料的現象趨勢成熟。另外一提，關於“黑洞”這個名稱的由來，雖然天文學家 Karl Schwarzschild在1916年就發現了廣義相對論中非旋轉黑洞的解，但是一直到1967年它才由諾貝爾物理學獎得主John Wheeler正式定名為“黑洞”(black hole)。


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什麼是黑洞：

什麼是黑洞呢？簡單的說，黑洞就是一個其逃離速度超過光速的空間區域。大家知道，由於地球的引力，任何從地面發射的火箭如果沒有足夠的速度，就無法掙脫地球引力，最終會返回地面。換言之，如果火箭因運動而具有的動能小於它在引立場中所具有的位能的話，它就不能逃離。這些逃離速度我們都可以用牛頓力學公式求出。值的注意的是，不管脫離地球、脫離太陽或者脫離任何一個星體所需的逃離速度，不僅與該天體的質量有關，還與它的半徑（或密度）有關。這是因為引力不僅與質量有關還與距離有關，密度越大就越密集，天體表面也就越靠近它的中心，表面及其附近的引力就越強，因此，質量與太陽相近而半徑與地球差不多的白矮星，其逃離速度為6450公里每秒；質量與太陽相近，半徑只有10公里左右的中子星，其逃離速度竟達16萬公里每秒之巨。由此推論，隨著天體質量和密度的增加，逃離速度也不斷增加，終於會達到需要具有光的速度才能從相應的引力場中逃逸出去。但是，被越來越多的實驗證實的愛因斯坦相對論指出，沒有任何一種東西的運動速度能超過光速。因此，逃離速度為光速的天體，就是使任何東西（包括光）都不能從其中逃逸的天體，這就是黑洞。黑洞是一個幾乎與世隔絕的獨立宇宙，任何東西都不能從中逸出，但是外部的東西卻可以不斷進入，正像一個深不見底的漆黑洞穴，黑洞的名稱正是由此得來的。所以亦有人形容黑洞是只「吃」不「吐」的漆黑無底洞。



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黑洞的形成：

黑洞的形成又可以有好幾種可能性，第一種較為可能的，是非常大量的物質集中聚集，而他們的密度保持不變，如此這一堆物質的引力就會隨著質量的增加而越來越強，最後引力強到連光都逃不出去，那麼它就會形成一個黑洞，例如把質量有1.4億個太陽的星體聚集起來，就會形成黑洞，這個黑洞的直徑是非常地驚人；第二種可能，是假若一顆恆星的質量固定不變，但是讓它不斷地收縮下去，那麼它的密度就會隨著體積的縮小而變得越來越大，引力場也越來越強，直到變成連光線也逃不出去的黑洞，例如要是把太陽收縮到半徑只有3000米那麼小，就會形成黑洞，這個黑洞直徑並不大，反而是密度非常大了。第三種可能本組以科學的方法來解釋：太陽的末期，氫會融合為氦，氦再融合為碳和氧以至更重的元素，直到核融合不能再提供能量為止，那時太陽內部將沒有足夠的壓力支撐外層的巨大重力，於是整個太陽要向中心塌縮。原子將被擠碎，電子要與核子分離，直到電子產生的壓力足以阻止太陽的進一步塌縮。那時的太陽密度很大，發出的光則只有原來的萬分之一，遂成了一顆白矮星。但是若恆星的某一質量大於某限度時，電子提供的壓力將不足以與引力抗衡，於是電子被擠入原子核內，與質子結合成中子，整個恆星塌縮為中子，密度變得更大了。當恆星的質量再比這個限度更大時，塌縮的結果是中子也無法存在，這時恆星將塌縮為黑洞。因此也有人說黑洞的形成是恆星演化、終結、死亡的結果。



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黑洞內部的溫度及狀況：

此情況天文學家還沒有完全的定義。如果我們進入黑洞之中，首先會先通過事件地平面，進入一個完全是空的時空系統，只有恆星陷縮的奇異點（singular point）。雖然是空的時空系統，但其中可能存在著重力輻射，卻沒有任何可以“測出溫度”的介質。雖然在數學上可以預測出許多黑洞中奇特的狀況，如時空旅行等，但是卻很少人提及是否黑洞真的會以恆星陷縮的形式產生。根據超級電腦的計算，陷縮的過程可說是非常混亂。自轉黑洞曾被認為是通往其他宇宙的大門，或者是進入時光隧道的入口，但是經過研究恆星所形成的黑洞物理性質後發現，這些黑洞的內部充滿了巨大的重力輻射通量，粉粹了黑洞之旅的幾何可能性。如果黑洞在宇宙誕生後即形成，那麼其內部除了奇異點外一定空無所有，但是如果黑洞是由後來的超新星爆炸過程所產生的，那麼在我們在進入事件地平面後所看到的黑洞內部會稍有不同，因為時間尺度在我們的座標系統與陷縮星表面的座標系統之間有極大的差異。從外部看，會發覺恆星的核心越來越接近其事件地平面，而且速度越來越慢，直到最後它似乎停止收縮並完全變暗，核心收縮的速度慢到似乎數十億年才收縮幾公分。此時，如果我們在火箭中衝向黑洞，我們會發現整個星球的表面完全在事件地平面之內，被奇異點吞沒。

Answer 2

黑洞是啥?
說黑洞前,我說點小廢話,這些資料是以前老師告訴我的加上自己所想,所以不認同也沒關係。
１。黑洞是宇宙中星球死亡的物體，
星球死亡後總不能丟在那裡吧，所以它變成了黑洞。
２。它不會移動。
３。黑洞本身已經是死掉的，如果真的會死，那大概就是到了世界末日。
４。如果它有壽命，死了還是黑洞。
５。何上面的說法差不多。

Answer 3

<1>.黑洞定義：

黑洞(black hole)：

科學家相信宇宙中質量巨大的星球在用盡其核燃料後，收縮成微小的球體

因其萬有引力太大，任何物質及光接近它時，均會被吸捲進去而壓縮於無形

且不可能放出任何物質或光線(除X射線、天然無線電波外)

故稱之為"黑洞"


<2>.黑洞行進速度：

黑洞跟宇宙中一般星系相同，是不會移動的

所以也沒有所謂的行進速度


<3>.黑洞的壽命：

黑洞理論上是沒有壽命的，充其量只會進入休眠狀態

因黑洞周圍圍繞著一個猛烈旋轉的的氣吸積漩渦，稱做"吸積盤"

這個旋轉的氣體就像一架功率強大的發電機，能供給黑洞星系運作的能量

但是，一旦吸積盤消失，黑洞就會進入休眠狀態，一直到它吸收新鮮氣體為止

現今離地球最近的黑洞約有二十億光年，最遠的約一百三十億光年


<4>.黑洞中心的噴流：

有些黑洞星系以無線電波的方式放出能量和光波

將此種黑洞星系稱為"無線電星系"

這些無線電星系的四周圍繞著巨大的物質雲

它們是由星系中心噴出的"荷電力子流"以電波束或流射的方式向外拋出

此"荷電力子流"包含了電子和質子，其噴流的速度約光速的十分之一

噴出內吸積盤時，會清理其周圍地區

Answer 4

黑洞揭秘

甚 麼 是 黑 洞 ？

黑 洞 是 一 個 時 空 的 黑 暗 區 ， 由 一 些 質 量 頗 大 的 星 體 經 重 力 塌 縮 後 所 剩 餘 的 東 西 。 它 的 基 本 特 徵 是 有 一 個 封 閉 的 視 界 。 這 視 界 就 是 黑 洞 的 邊 界 ， 一 切 外 來 的 物 質 和 輻 射 可 以 進 入 這 視 界 以 內 ， 但 視 界 內 任 何 物 質 都 不 能 從 裡 面 跑 來 。

黑 洞 是 怎 樣 出 現 ？

當 一 顆 質 量 相 當 大 的 星 體 的 核 能 耗 盡 後 ， 沒 有 輻 射 壓 力 去 抵 抗 重 力 ， 平 衡 態 不 再 存 在 ， 這 星 體 將 全 面 塌 縮 ， 成 為 中 子 星 。 若 其 質 量 仍 大 於 三 個 太 陽 質 量 時 ， 那 麼 連 中 子 簡 併 氣 體 壓 力 也 不 能 平 衡 重 力 ， 星 體 將 斷 續 塌 縮 至 它 的 重 力 半 徑 (rg) 範 圍 之 內 。 這 時 ， 引 力 之 大 足 以 使 一 切 粒 子 ， 包 括 光 子 ， 都 被 引 回 星 體 本 身 ， 不 能 外 逸 。 這 就 形 成 黑 洞 。

註 ： 重 力 半 徑 又 稱 史 瓦 半 徑 ， 它 只 與 體 的 質 量 成 正 比 。



黑 洞 的 界 限

當 一 個 黑 洞 形 成 後 ， 所 有 物 質 都 會 向 中 心 場 縮 成 高 一 個 非 常 細 小 的 質 點 ， 稱 為 奇 點 ， 黑 洞 的 表 面 層 稱 為「 事 件 穹 界 」。 而 這 表 面 層 和 中 心 奇 點 的 距 離 就 是 史 瓦 半 徑 。 任 何 物 質 要 從 黑 洞 的 史 瓦 半 徑 跑 到 外 面 去 ， 它 的 逃 離 速 度 便 要 大 於 光 速 。 但 根 據 狹 義 相 對 論 ， 光 速 是 速 度 的 極 限 ， 因 此 ， 一 切 物 質 到 了 事 件 穹 界 便 扯 向 中 心 的 奇 點 ， 永 不 能 逃 出 來 。

怎 樣 探 索 黑 洞 ？

由 於 黑 洞 不 能 發 出 光 線 ， 體 積 又 非 常 細 小 ， 所 以 是 不 可 能 用 天 文 望 遠 鏡 規 測 得 到 的 。 但 根 據 理 論 ， 如 果 一 對 雙 星 中 的 伴 星 是 黑 洞 ， 那 麼 主 星 的 物 質 被 吸 引 向 黑 洞 而 形 成 一 個 吸 積 環 。 由 於 吸 積 環 的 物 質 互 相 摩 刷 而 引 起 高 溫 ， 因 而 輻 射 X 光 線 。 於 是 黑 洞 搜 索 者 就 將 重 點 於 X 射 線 密 近 雙 星 上 。


怎 樣 發 現 黑 洞 的 存 在 ？

於 1990 年 4 月 27 日 ， 哈 勃 太 空 望 遠 鏡 的 啟 用 ， 為 人 類 探 索 太 空 夫 揭 開 了 新 的 一 頁 ， 雖 然 在 製 造 時 出 了 錯 誤 ， 使 影 像 大 打 折 扣 ， 可 是 仍 對 天 文 學 有 莫 大 的 貢 獻 。

近 來 人 類 對 一 直 只 是 存 在 於 理 論 範 疇 內 的 黑 洞 ， 已 透 過 哈 勃 太 空 望 遠 鏡 ， 有 了 進 一 步 的 証 據 。 於 仙 女 座 大 星 系 M31 附 近 的 M32 發 現 了 一 個 質 量 大 於 太 陽 三 百 萬 倍 的 黑 洞 。 M32 是 在 我 們 的 銀 河 系 附 近 ， 距 離 地 球 2.3 百 萬 光 年 的 星 系 。 它 是 人 類 所 知 密 度 最 高 的 星 系 ， 於 直 徑 只 有 一 千 光 年 的 範 圍 內 ( 我 們 的 銀 行 河 系 直 徑 約 十 萬 光 年 ) ， 包 含 了 四 百 萬 顆 星 ， 中 心 和 密 度 是 我 們 的 銀 河 系 100 個 一 百 萬 倍 左 右 。

假 設 你 生 活 於 M32 中 心 的 行 星 上 ， 你 會 見 到 一 個 密 佈 星 光 的 夜 光 ， 光 度 比 一 百 倍 滿 月 還 要 亮 。 科 學 家 是 由 星 星 於 該 星 系 的 活 動 ， 及 其 中 心 密 度 而 推 測 的 。 此 星 系 內 之 星 星 移 動 速 度 較 之 於 一 般 星 系 每 秒 快 了 100 公 里 。

對 於 此 發 現 ， 實 對 各 天 文 學 者 的 一 大 鼓 舞 ， 相 信 以 後 哈 勃 望 遠 鏡 ， 必 能 為 人 類 揭 開 更 多 太 空 的 神 秘 之 謎 。