【8A文】黑洞.ppt

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1、1恒星演化末期将出现三类天体：白矮星、中子星和黑洞。白矮星：恒星在核能耗尽后，如它的质量小于1.2个太阳质量就将成为白矮星。2中子星：恒星在核能耗尽之后，如果它的质量在1.2~3.2太阳质量之间就会成为中子星。3恒星在核能耗尽后，如质量超过3.2太阳质量，则平衡状态不再存在，星体将无限制地收缩，星体的半径愈来愈小，密度愈来愈大，终于达到临界点，这时它的引力之大足以使一切核子，包括光子，都不能外逸，就象一个漆黑的无底洞，因而称为“黑洞”。4奇妙的黑洞1、什么是黑洞1795年，著名的数学家拉普拉斯曾指出：有一个发光体，它的密度与地球

2、密度一样，其直径比太阳的直径大250倍，可是由于被吸引的缘故，无法使其光线达到地球。51799年，拉普拉斯提出不可见星的猜测：可算：太阳M⊙≈2×1033克,Rsh≈3km,ρ≈1016克/cm36黑洞：黑洞是时空中这样的一个区域，任何物质一旦进入该区域，便永远不能出来。黑洞是一种看不见的异常天体；60年代以后，成为天文上最具诱惑力的搜索对象。与一切可见天体相比，黑洞正是最强的引力场源，能使邻近处时空弯曲得相当厉害，以致把任何东西都裹卷其内，甚至光线也不能幸免。右图形象地表示了这一点：一旋转黑洞的时空结构宛若一个大漏斗，把万物全部

3、吞下。7与别的天体相比，黑洞是显得太特殊黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。8在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑

4、洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！9黑洞并不是实实在在的星球，而是一个几乎空空如也的天区。黑洞又是宇宙中物质密度最高的地方，地球如果变成黑洞，只有一颗黄豆那么大。黑洞中的物质不是平均分布在这个

5、天区的，而是集中在天区的中心。这些物质具有极强的引力，任何物体只能在这个中心外围游弋。一旦不慎越过边界，就会被强大的引力拽向中心，最终化为粉末，落到黑洞中心。因此，黑洞是一个名副其实的太空魔王。黑洞内部所以有这么强大的引力，这和它的形成有关。一颗质量超过太阳20倍以上的恒星，经过超新星爆发后，剩余部分的质量一般仍要超过太阳质量的2倍以上。这部分物质自身引力非常强大，从而发生急剧坍缩的压力，但在如此强大的引力面前，无异于螳臂挡车。随着坍缩加剧，分子、原子乃至原子核都会被挤破，最终形成极高密度的引力中心。10黑洞既然看不见、摸不着，天

6、文学家又是怎样发现和观察它的呢？这主要是通过黑洞区强大的X射线源进行探索的。黑洞本身虽然不能发出任何光线，但它对于周围物体、天体的巨大引力依然存在。当周围物质被它强大的引力所吸引而逐渐向黑洞坠落时，就会发射出强大的X射线，形成太空中的X射线源。通过对X射线源的搜索观测，人们可找到黑洞的踪迹。11宇宙“黑洞”的真面目天文学家通过长期观测发现，在宇宙中存在有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域，这种奇异天体—黑洞的主要特征是：1.这个区域有很强的磁场和引力，不断吞噬大量的星际物质。一些物质在它周围运行，轨迹会发生变化，形成圆形的气体

7、尘埃环；2.它有很大的能量，可以发出极强的各类射电辐射；3.由于它极大的引力作用，光线在它附近也会发生弯曲变化。的确，通过观测到的大量间接征兆可以证实它的存在，却无论如何没能直接看到它，于是一些天文学家想象的认为它是一种恒星塌缩后质量、密度很大的暗天体，美国物理学家惠勒给它取了一个有趣的名字“黑洞”。12黑洞与白洞人们对黑洞的观察已花费了不少心血，而根据广义相对论，又有人提出了一种“白洞”理论。人们发现，类星体的个头不大，但亮度极高，于是猜测其中心可能有一个白洞。黑洞的一个特点是，它在自己的周围形成了一个封闭的边界。这个边界是只

8、许进不许出。白洞也有一个边界，它吸引外界物质和辐射只能到这个边界，并不能通过边界而进入白洞，可是白洞内物质和辐射不受边界限制。因此，白洞像个源泉，不断地像外部喷射物质。正因为它“只进不出”的特点，使它成为一个可见的天体。13白洞与黑洞是相通的，它们