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决定黑洞质的参数是多少,人类发现小的黑洞是什么

2024-04-14 精选笔记 5 作者:gynm37GLQ

一、质量是太阳多少倍的恒星才能坍缩成黑洞

要形成太阳这样的黄矮星,原始星云质量必须大于太阳质量的1069倍。----质量小于1.44倍太阳质量(称为钱德拉塞卡极限)的巨星,在巨星阶段结束后能坍缩成稳定的白矮星。质量大于钱德拉塞卡极限小于太阳质量2-3倍的巨星,坍缩成中子星。质量大于太阳质量2-3倍的巨星,可能坍缩成黑洞。需要注意,这里的质量是坍缩之前的质量,主序星阶段质量要比它大。↓ 钱德拉塞卡极限指白矮星的最高质量,约为3× 1030公斤,是太阳质量的1.44倍。这个极限是由钱德拉塞卡计出的。星体产生的热会令其大气层向外移。当星体的能量用尽,其大气层便会受星体的引力影响而塌回星体表面。如果星体的质量少于钱德拉塞卡极限,这个塌回便受电子简并压力限制,因而得出一个稳定的白矮星。若它的质量高于钱德拉塞卡极限,它就会收缩,而变成中子星、黑洞或理论上的夸克星↓ 中子星 neutron star主要由简并中子组成的致密星。1932年发现中子后不久,朗道就提出可能有由中子组成的致密星。1934年巴德和兹威基也分别提出了中子星的概念,而且指出中子星可能产生于超新星爆发。1939年奥本海默和沃尔科夫通过计算建立了第一个中子星的模型。1967年,英国射电天文学家休伊什和贝尔等发现了脉冲星。不久,就确认脉冲星是快速自转的、有强磁场的中子星。附图是典型中子星的结构示意图。外层为固体外壳,厚约1公里,密度约为1011~1014克/厘米3,由各种原子核组成的点阵结构和简并的自由电子气所组成。外壳内是一层主要由中子组成的流体,密度约从1024到1015克/厘米3,在这层中还有少量的质子、电子和μ介子。对于中子星内部的密度高达1016克/厘米3的物态,目前有三种不同的看法:①超子流体;②固态的中子核心;③中子流体中的π介子凝聚。在极高密度下,当重子核心彼此重迭得相当紧密时(这种情形有可能出现于大质量中子星的中心部分),物质的性质如何,是一个完全没有解决的问题。中子星的质量下限约为0.1太阳质量,上限在1.5~2太阳质量之间。中子星半径的典型值约为10公里。 1974年李政道等提出反常核态理论,中国的一些天体物理工作者把这一理论应用于天体研究,得出的结果是:①有可能存在稳定的反常中子星,它们可能是晚期恒星的一个新的类型或新的阶段;②致密星可能有第三个质量极限,即反常中子星的极大质量,约为3.2太阳质量。中子星 neutron star一类主要由中子组成的恒星。质量超过钱德拉塞卡极限(1.44太阳质量)的恒星,核燃料耗尽以后,电子简并压无法跟引力抗衡,不能形成稳定的白矮星。会继续坍缩,密度进一步增加,逆β衰变开始发生,即一个高能电子和一个质子碰撞,形成一个中子,并发射出一个中微子。最终形成主要由中子组成的稳定恒星。由中子简并压力支撑的中子星也有一个质量上限,但由于对极高密度下的物态方程了解不够,关于中子星质量的理论上限不如白矮星那么确定,估计在2~3太阳质量之间。超过这个极限,中子简并压力也不敌巨大的引力,平衡结构不复存在。中子星也有和白矮星类似的质量-半径关系,质量越大,半径越小。由于中子的质量是电子的1840倍,质量大的粒子必须在更大的密度下才能成为简并的。因此,中子星的平均密度高达 1013~ 1015克/厘米3,其半径只有10~20千米。 1932年发现中子后不久,L. D.朗道就提出可能有由中子组成的致密星,1934年W.巴德和F.兹威基提出超新星爆发后留下的星核可能就是中子星,1939年J.R.奥本海默等人首先计算了中子星的模型,1967年A.休伊什和S.J.贝尔发现脉冲星,不久就确认它是快速自转的、有强磁场的中子星。↓ 质量尺度表:(单位:克)钱德拉塞卡质量(白矮星的质量上限) 2.8×10**33奥本海默―沃尔科夫极限(中子星的质量上限) 6.0×10**33↓ 1936年,奥本海默等首先讨论了由简并中子态物质构成的致密星体,即中子星的平衡和稳定性。这种星体的性质,主要由自引力和简并中子压力二者之间的平衡决定。利用广义相对论的无转动球对称星体结构方程,并用理想费密气体方程作为中子物质的物态方程,奥本海默等证明,存在一个临界质量Mc≈0.75M,M表示太阳质量。当星体的质量小于Mc时,存在稳定的平衡解;反之,没有稳定的平衡解。中子星的质量上限Mc就是奥本海默极限。如果采用更接近实际的中子物态方程。奥本海默极限的数值将不同于原来的数值。由于目前有关密度大于 10克/厘米时的物态方程还不确定,中子星的质量上限也不确定,一般可取为2M。一颗热核能源耗尽的星体,如果质量大于奥本海默极限,不可能成为稳定的中子星。它的一种可能归宿是经过无限坍缩形成黑洞,另一种归宿是形成介于中子星与黑洞之间的其他类型的致密星。

二、人类发现最小的黑洞是什么***多少质量才会坍塌成黑洞

黑洞在某一颗恒星在‘爆发’后,坍缩的质量大于或等于太阳的2倍时,黑洞就会由此产生;最小的黑洞人类目前还未发现。

在美国东部时间的4月 10日的时候,国际知名组织--视界望远镜组织同时宣布在美国的华盛顿,比利时的布鲁塞尔、世界其他地方同时发布这张黑洞照片,这张照片不确定是不是黑洞最小的照片,但是这是人类优势以来发现的首张黑洞照片。

其实早在几百年前,伟大的物理学家--爱因斯坦就已经预言到了,人类会发现黑洞,他在当时提出了一个颠覆了人类一直以来所相信的事实,这就爱相对论,包含广义和狭义两部分,那么相对论这一篇在当时无人理解和无人相信的著作,究竟是怎么在100多年后令世人所震惊的呢?

这张照片非常来之不易,耗费了大量的人力,物力以及财力,这个成果的发现不仅只让天文界引起不小的轰动,全世界都在为这一成果的产生而欢呼雀跃。

这张黑洞的照片,不仅仅是一张照片,他更代表了人类对未知的宇宙的探索发现的证明,同时也意味着爱因斯坦--这位接近神一样的科学家又一次成功预言了黑洞被人类所发现的这一事实。

黑洞能够被现代科学家研究,主要是爱因斯坦起到了非常大的作用。黑洞的发现。意味这人类对黑洞已经有了一个初步调查了解了,这次发现同时也会对黑洞相关的科学研究起到很大的促进作用,在某种程度上也丰富了人类对于浩瀚无垠的宇宙又有了一个重新的认识。

三、产生黑洞的质量约束条件

产生黑洞的质量约束条件是:质量达到太阳质量的10倍以上时,当期演化到红巨星爆炸后核心剩余物质的质量超过3.2倍太阳质量。

当一颗恒星的质量达到太阳质量的10倍以上时,当期演化到红巨星爆炸后核心剩余物质的质量超过3.2倍太阳质量时,其向内坍塌的力量就会超过中子简并的力量。这时,物质就会继续被压缩下去,形成我们目前还无法知道的物质。而此时,天体所产生的引力就会达到使光线完全弯曲,外界再也看不到视界内的物质。于是,就形成了黑洞。

黑洞的类型:

1,不旋转不带电荷的黑洞:它的时空结构于1916年由史瓦西求出,称史瓦西黑洞。

2,不旋转带电黑洞:称R-N黑洞。时空结构于1916至1918年由赖斯纳(Reissner)和纳自敦(Nordstrom)求出。

3,旋转不带电黑洞:称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。

4,一般黑洞:称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。

5,双星黑洞:与其他黑洞彼此之间相互绕转的黑洞。

四、黑洞的质量是多少

黑洞的质量有大有小,但形成黑洞所需的质量最少是3个太阳质量。也就是说,黑洞的最小质量也必须超过3倍太阳。最大的黑洞则没有上限,目前已确定的最大黑洞质量是m87星系中心的超大质量黑洞,为太阳的200亿倍。而我们虽然知道ic-1011星系中心的黑洞肯定大过m87,但是目前还没有探测出一个具体的数值。

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