黑洞究竟是如何蒸发的呢?
黑洞蒸发其实是量子辐射。黑洞是宇宙中最奇特和神秘的天体,它是超强引力源,时空的扭曲者,其超强引力使得连宇宙中跑的最快的光都会被它拉住,而逃不出它的“魔掌”。它是在时间和空间中形成的“洞”,在不断地吸积着周围的物质,质量增加,还是空中的“强盗”,光子的“牢笼”。它贪得无厌,永不停息地吞噬着周围的一切,这就是黑洞的经典图像。
黑洞蒸发到最后会是什么
如果两个体积和质量相当的黑洞相遇,两个黑洞相互接近,将互相绕转,并释放能量,以引力波的形式将能量只放出去,这些能量直接来自于质量,转化率达到40%,是目前已知的转化率第二的质量转化方式,第一是大爆炸.之后相互融合为一体,得到新的黑洞质量将小于两个之和.黑洞本身的三个特征(电荷\角动量\质量)将重新建立.达到稳定.
黑洞的毁灭主要有:萎缩直至毁灭、沸腾直至毁灭、爆炸中毁灭.所有的黑洞都会蒸发,只不过大的黑洞沸腾得较慢,它们的辐射非常微弱,因此另人难以觉察.但是随着黑洞逐渐变小,这个过程会加速,以至最终失控.黑洞萎缩时,引力并也会变陡,产生更多的逃逸粒子,从黑洞中掠夺的能量和质量也就越多.黑洞萎缩的越来越快,促使蒸发的速度变得越来越快,周围的光环变得更亮、更热,当温度达到10^ 15℃时,黑洞就会在爆炸中毁灭,黑洞消失之后会把自身的质量物质释放出去,重新组成各种天体和其他物质.
9张最佳黑洞照片,带你更深入的了解黑洞
ALMA & APEX对EHT(事件视界望远镜(英语:Event Horizon Telescope, EHT)是一个以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的计划。)的重要贡献。
这张图片展示了ALMA 和APEX对EHT 的重要贡献,左边图片显示的是使用 事件视界望远镜(包括ALMA和APEX)全阵列重建的黑洞图像,右图显示的是没有ALMA和APEX 数据的重建情况。这两张图片的差异清楚地表明了ALNA和APEX在观测中所起的重要作用。
这幅艺术家的印象描绘了黑洞附近光子的路径,视界对光线的引力弯曲和捕获使得视界望远镜得以捕获阴影。
一个黑洞吸积过程的模拟图像,在图象中间的视界,可以看到阴影周围旋转着的吸积盘。
梅西耶87(M87)是一个巨大的椭圆星系,距离地球约5500万光年,位于室女座。它于1781年被查尔斯·梅西耶发现,但直到20世纪才被确定为一个星系。它的质量是我们银河系的两倍,恒星的数量是银河系的十倍,是宇宙中最大的星系之一。除了它的原始尺寸,M87有一些非常独特的特点。例如,它包含的球状星团数量异常之多:虽然我们的银河系包含200个以下的球状星团,但M87大约有12000个,一些科学家认为这是它从其较小的"邻居"那里收集来的。
和其他大型星系一样,M87的中心也有一个超大质量黑洞。星系中心黑洞的质量与整个星系的质量有关,所以M87黑洞是已知质量最大的黑洞之一也就不足为奇了。黑洞也可以解释星系最具能量的特征之一:以接近光速喷射出的相对论性物质射流。
黑洞是视界望远镜所观测到的改变范式的物体。EHT(事件视界望远镜)选择该物体作为观测目标有两个原因。其一是,由于更大质量黑洞的直径也更大,M87中心的黑洞呈现出一个异常大的目标——这意味着它比附近的小黑洞更容易成像。而,另一个原因,从我们的星球上看,M87似乎相当接近天球赤道,这使得它在北半球和南半球的大部分地区都可见,这极大地增加了EHT望远镜的数量,从而提高了最终图像的分辨率。
这张照片是FORS2在ESO的超大型望远镜上拍摄的,作为宇宙CG(Cosmic Gems)计划--一个扩展计划的一部分(使用ESO望远镜拍摄视觉上有吸引力的物体,用于教育和公共推广)。该项目利用了无法用于科学观测的望远镜时间,拍摄了夜空中一些最引人注目的物体图像。如果收集到的数据对未来的科学研究有用,这些观测结果将被保存下来,并通过ESO科学档案提供给天文学家。
这幅艺术家的印象描绘了位于巨大的椭圆星系M87中心的黑洞。这个黑洞被选为视界望远镜进行范式转换观测的对象。图中展示了黑洞周围的过热物质,以及M87黑洞发射的相对论射流。
这张图片描绘了一个被吸积盘包围的快速旋转的超大质量黑洞。这个旋转物质的薄圆盘由类太阳恒星的残余物组成,这些残余物被黑洞的潮汐力撕裂。这个黑洞被标记出来,展示了这个迷人物体的解剖结构。
为了预测第一张黑洞图像,Jordy Davelaar和他的同事们建立了一个虚拟现实的模拟——有关这些迷人的天体之一。他们的模拟展示了被发光物质包围的黑洞。这种发光物质以漩涡般的方式消失在黑洞中,有时在极端的条件下,它会变成发光的等离子体。然后发出的光在黑洞的强大引力下发生偏转和变形。
事件视界望远镜(EHT)是一个由8架地面射电望远镜组成的行星规模的阵列,它是国际合作打造的,目的是捕捉黑洞的图像。在全球协调召开的新闻发布会上,EHT的研究人员透露他们成功了,首次公开了梅西耶87及其阴影中心存在超大质量黑洞的直接视觉证据。
这里看到的黑洞的阴影是我们所能看到的最接近黑洞本身的图像,它是一个完全黑暗的物体,光线无法从中逃逸。黑洞的边界——EHT得名的视界——比它投射的阴影小2.5倍,直径略小于400亿公里。虽然这听起来很大,但这个环的直径只有40微弧秒——相当于在月球表面测量一张信用卡的长度。
尽管组成EHT的望远镜没有物理上的联系,但它们能够用原子钟(氢微波激射器)来同步记录数据。这些观测数据是在2017年的全球运动中以1.3毫米的波长收集的。EHT的每台望远镜都产生了大量的数据——大约每天350 tb——存储在高性能的氦气硬盘上。这些数据被送到高度专业化的超级计算机上——被称为相关器——由马克斯·普朗克射电天文学研究所和麻省理工学院草垛天文台联合使用。然后,他们煞费苦心地使用合作开发的新型计算工具将这些信息转换成图像。
这幅艺术家的印象描绘了一个黑洞周围的环境,同时也展示出了由过热的等离子体和相对论性喷流组成的吸积盘。
图片版权:ESO/S.Brunier
1.WJ百科全书
2.天文学名词
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关于第一张黑洞照片的5个事实
为什么黑洞的照片看上去如此模糊?黑洞是否真的看上去像一个倾向一边的甜甜圈呢?为什么黑洞的第一张照片如此重要呢?Sabrina Stierwalt博士将会解答这一具有里程碑意义的科学成就背后的重要性。 4月10日我们见证了 历史 上第一张黑洞的照片。无论你是上网浏览,阅读报纸,还是打开电视,都可以看到一个发着橙色光芒的甜甜圈。两年前,当黑洞观测刚起步时,我们讨论了何种望远镜或者说一组遍布全球的望远镜,能够得到这样的一幅画面。 如今,当这张照片终于来到我们面前,我们该如何解读它?我们究竟在寻找些什么?它是否就是我们所期待的?接下去该怎么做? 那就让我们来一起了解下第一张黑洞照片背后的5个事实: 1. 为什么说这是第一张我们拍得的黑洞照片? 超级黑洞喜欢潜伏在巨大的星系中心,比如我们的星河系,但是尽管这么说,直到4月10日,我们都没有真正见到过一个黑洞。此前,天文学家只能通过围绕黑洞的星体的运动或是被排放的高能射线被黑洞吞噬导致其升温,来推断黑洞的存在。当然,问题是黑洞太过紧实,它的质量非常大以至于光线(没有质量,高速运动的光线)都无法逃脱。正如它的定义,黑洞是黑色的。 多亏了无线电波的使用和一个名叫干涉法的观测技巧,人类终于第一次见到了黑洞的真面目。在一个干涉仪中,多个望远镜被放置在一起来模拟一个大望远镜。比起只用其本身,这能够观测到更多的细节。只有世界级的射电望远镜,分析数据所用的算法发明,当然还有一个勇于尝试的团队,才能进行这样的观测。 2. 为什么黑洞看上去像一个倾向一边的甜甜圈? 照片中心的黑色斑块包含了黑洞本身的视界,任何物体和光线的不归点和黑洞投射在周围物体上的阴影。这个阴影则揭示了贴近黑洞视界的光线向内弯曲并最终消失于奇点的地方,所以照片上的黑洞看上去就是一个黑色的洞。 那么那些刚好擦过黑洞视界并且没有被其巨大密度吸引的光线呢?它们继续前行,被送回宇宙中去。但是,高密度物体,例如黑洞,周围的空间会被弯曲,强大的重力导致光的传播路线不再是直线,而是变成围绕黑洞的曲线。如此一来,黑洞周围的光线便形成一个名叫光子层的发光圆壳,在照片上看如同一个橙色的光环。 对于站在地球上的观测者而言, 光子层的有些光子在围绕黑洞时朝向我们运动,有些则背向我们运动。由于多普勒效应,朝向我们运动的光看上去变亮了。(这就如同救护车向我们驶来或是离去时,警报声的音调会有所不同。) 拍摄黑洞照片的团队的项目总监,哈佛大学的科学家Shep Doeleman说:“自然就是让我们看到那些我们曾认为看不见的东西。”令人激动的是,爱因斯坦的广义相对论曾预测到这个倾向一边的甜甜圈造型。 3. 这个黑洞有多大? 这个相当于65亿颗太阳重的超级黑洞坐落于椭圆星系M87的中心地带。M87星系是室女座星系团中最重的星系,并且包含了几万亿颗星体。对比来看,银河系只包括了几千亿颗星体。 多亏了对轨道的研究,天文学家能够计算出黑洞的质量,但是鉴于我们不知道黑洞旋转的速度或是它对于我们的视图的精确方向,其体积难以估算。我们预测,照片中心黑色的模糊景象能够完全容纳整个太阳系,并且中部黑暗的范围大于120倍日地距离。 4. 为什么照片如此模糊? 自从照片公布以来,我不止一次看到网友调侃天文学家们在看到如此模糊的一张照片时会有多么兴奋。诚然,M87的黑洞非常大,但是体积大不代表一定能够获得一张清晰的影像。还需要近距离。作为图像算法的主要开发人员,美国加州理工学院的教授Katie Bouman描述了为了获得一张这个黑洞的照片有多艰难,但却又令人钦佩。她说:“这就如同你拍摄月球上的一个桔子。” 5. 为什么我们不拍摄银河系的黑洞? 如果距离是关键,那为什么研究团队不选取我们自己星系中的超级黑洞呢?答案是,他们确实曾拍摄过人马座A*超级黑洞,也曾打算将数据公开。但是,我们还要保证照片的质量,因为一旦选择了近距离的人马座A*超级黑洞,那就舍弃了M87黑洞的巨大体积。我们的黑洞邻居只有400万颗太阳的重量,所以尽管它比M87离我们的距离近2000倍,它却也小了近2000倍。 参考资料 1.Wikipedia百科全书 2.天文学名词 3. 忙碌的北门- quickanddirtytips 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处