“消化不良”的黑洞

 天龙座一个巨大黑洞捕获的恒星超出了自己的吞噬能力。2011 年3 月25 日美国宇航局的雨燕卫星发现了一束X 闪光。一个39亿光年外的黑洞撕碎了一颗路过的恒星,在被黑洞完全吞噬之前,摩擦和引力作用炙烤恒星残骸,发出灼热光线。
最近天文学家发表报告,X 射线数据和射电观测都表明,闪光源自黑洞边界射出的狭窄物质喷流。其他黑洞也有类似的喷流,但这是天文学家首次目睹产生的全过程。天龙座的这个黑洞位于该遥远星系的中心,与银河系中心的400 万个太阳质量黑洞大小相同。尽管我们银河系的这些黑洞目前都保持安静, 但该发现说明一颗运行无规则的恒星还是可能遭遇黑洞产生这种耀目的奇观。     

黑洞体量竟有上限

正星系中心的超大质量黑洞是宇宙间最重的天体,银河系中心黑洞的质量堪比400万个太阳,天文学家还曾发现体重为数十亿个太阳的黑洞。可是这些大质量黑洞究竟能增大到什么程度呢?一位天体物理学家说,质量上限是太阳的500亿倍。黑洞通过围绕其旋转的气体和尘埃组成的吸积盘吸取物质,不断长大。吸积盘的摩擦导致物质向黑洞内部移动,直至被黑洞引力撕碎后吞噬。这一过程使气体温度极高,以致达到发光的程度,这     

黑洞及其视界附近的物理规律

 人类对黑洞的认识过程在1796年,法国天文学家拉普拉斯在他的著作《宇宙体系论》中就预言:如果它引力足够强,光速也不足以成为逃逸速度的话,我们可能会看不见它。宇宙中最大的天体可能是完全看不见的,这种观点是建立在牛顿引力理论基础上的,当时没有任何办法能够验证他的想法。直到100年后,爱因斯坦发表了广义相对论,它在基本概念上与牛顿引力理论完全不同。在广义相对论中,空间和时间构成了一个四维时空,时空的几何性质与物质,通过爱因斯坦引力方程联系起来,物质是引力的源,也决定了时空的弯曲。广义相对论发表后不久,德国天文学家史瓦西立即对球对称的情况求出了爱因斯坦引力方程的解。     

暗物质粒子探测及进展

正暗物质是天文学家观测宇宙时发现的一种"暗"的物质。所谓"暗"的物质是指没有观测到这种物质任何的电磁辐射。我们知道,天文学家观测宇宙所通过的媒介是不同波段的电磁波,像图1所示,根据波长的不同,电磁波从波长最长的无线电波、微波、红外线、可见光到波长比较短的紫外线、X射线和能量最高的γ射线。现代的天文观测仪器发     

天文学家发现宇宙超级“空洞”

美国天文学家最近发现宇宙中存在一个直径约为10亿光年的超级“空洞”，那里没有星体，没有星系，也没有神秘的看不见的暗物质．天文学家对这种“空洞无物”的现象感到很奇特．     

黑洞的吸积过程

 黑洞是由一个被称为视界的闭合边界所规定的时空区域.这个区域内的引力场是如此之强,以至于没有任何物质能从中逃逸,连光也不例外.也就是说,外部观测者不可能获得视界以内的任何信息.这使得黑洞成为宇宙中最神秘的天体.     

黑洞质量被严重低估

天文学家在窥视银河系附近的一个最大星系的“心脏”时发现,位于其中心的黑洞的质量是之前预测的两到三倍,这也使它成为迄今为止在附近的宇宙中发现的最大黑洞。天文学家在2009年6月8日于加利福尼亚州帕萨迪纳市召开的美国天文学学会半年会上报告了这一发现。它意味着研究人员一直严重低估了附近宇宙中的黑洞质量。     

黑洞趣闻

 人们常把“黑洞”、“白洞”、“空洞”称之为宇宙三怪.美国“哈勃”太空望远镜发回的NGC7457照片,使众多的天文学家为之鼓舞.因为围绕黑洞是否存在,人们已经苦苦追寻它将近200年了.由中国科技大学研究生院丁亦兵教授编译的《黑洞趣闻》系列文章,妙趣横生地叙述了人们是怎样探索黑洞这一当代科学“六大悬案”之一的奥秘的,希望有更多的学者、科普作家写出这类好文章.     

婴孩宇宙，黑洞的后裔

在这次讲演里,我想谈谈黑洞,和它的后裔──婴孩宇宙.掉进黑洞已成为科学幻想中的恐怖情节.实际上,黑洞可以说是真正的科学事实,而非科学幻想.我将说明,有很好的理由来预言黑洞的存在.观测证据有力地表明,在我们的星系里有若干黑洞,在别的星系里也有. 当然,科学幻想作家们最感兴趣的是:假如你掉进黑洞,将会发生什么.通常的设想是,黑洞在旋转,你可以穿过时空中的一个小孔,然后到达宇宙的另一区域.显然这增加了太空旅行的可能性.的确,我们需要这样的好事情,即在将来能够实现到别的星球(姑且不谈别的星系)旅行.否则,没有任何东西跑得比光快的事…     

黑洞

 自从宇宙原初火球发生大爆作以来,两百亿年过去了,宇宙间的万事万物,都在不停地发生着变化.而唯一不变的,就是时空的拓扑结构.在我们的时空拓扑的框架之内,大质量星体演化的最终产物之一,就是黑洞的形成.现代广义相对论理论预言,黑洞将大量地存在于我们的宇宙之中.所以,我们说黑洞不仅是天体物理学家的研究对象,而且是一些科幻小说家的热门话题.     

能看清黑洞细节的太空射电望远镜

 能看清黑洞细节的太空射电望远镜俄罗斯科学家试图揭开遥远太空天体---黑洞最神秘的面纱,他们建造了一架能观看到宇宙最深处的射电望远镜。众所周知,黑洞是宇宙中最残忍和最无情的“杀人者”,无论是行星还是恒星在黑洞面前都没有生路。黑洞惊人的吸引力即使是太阳光也无法抗拒,黑洞就像飓风,它会将整个世界吸入风洞中。关于这毁灭性的威胁暂时很少有人知道,因为谁也没有见到过黑洞,但是俄罗斯科学家找到一种能看到黑洞的方法,准备发射一架太空射电望远镜。它将比现有的望远镜敏锐几千倍。俄罗斯科学院院士尼古拉·卡尔达绍夫指出,“这架太空射电望远镜甚至可以看清黑洞的细节,它将能使我们发现宇宙新的物理规律。     

封面故事

正封面故事这是由中国科学院国家天文台刘继峰和张昊彤科研团队利用郭守敬望远镜(LAMOST)发现的一颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞LB-1。相应研究见:Liu et al. Nature,2019,575:618-621。迄今为止,天文学家发现的二十多颗恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别,质量均为3到20倍太阳质量。LB-1从未在任何X射线观     

美国“钱德拉”望远镜发现最遥远X射线流

天文学家从美国宇航局“钱德拉”X射线观测望远镜拍摄的类星体照片上 ,发现了最遥远的X射线流 ,从超巨黑洞到类星体中心延伸达 1 0万多光年的由高能粒子组成的这一射流 ,为天文学家提供了有关 1 2 0亿年前宇宙微波背景状态的信息。它能研究大爆炸后经过 1 4亿年的宇宙辐射 ,而此前最遥远的X射线流是在大爆炸后 30亿年左右。天文学家认为 ,类星体是拥有活跃中心超巨黑洞的星系 ,恒星与气体都被吸入这黑洞 ,这一吸入过程经常伴随有强烈高能粒子流的形成。当射线流中的电子以接近光速的速度离开类星体时 ,电子会穿透宇宙背景辐射“海洋” ,宇…     

黑洞、暗物质、反物质及宇宙的未来

一、黑洞 现在已有越来越多的证据证实黑洞的存在,那么黑洞是怎么产生的呢？一是宇宙形成时就产生了一些黑洞,再就是恒星的坍缩产物中有一种是黑洞．大恒星的坍缩产物就是黑洞．现在间接观测和推断的结论是：不仅各大星系中都有黑洞,而且在某些星系中心也都有一个大黑洞． 二、暗物质 所谓暗物质就是不能用光学方法直接探测到的物质．理论上认为,暗物质本身既不发光,又不与光发生作用（比如,它不反射光）,只存在万有引力．按现有的天体物理理论计算暗物质占整个宇宙质量的９０％．而我们能观测到的各星系质量仅占整个宇宙质量的１０…     

源具有质量多极矩的静态引力场稳定性研究

通过对具有质量多极矩的静态黑洞视界附近的Hawking辐射的研究,发现这类黑洞的存在将违背黑洞热力学定律.对这类引力场进行线性微扰,发现在尘埃物质扰动下,这类黑洞是不稳定的.故宇宙中可能不存在具有质量多极矩的静态黑洞. 关键词：     

宇宙的起源与未来——大爆炸宇宙论简介

 大爆炸宇宙论的产生,得益于天文学家们三个主要观测结果。第一个,也是最值得注意的一个观测结果是:1929年,埃德温·哈勃发现,宇宙的主要成分--与我们的银河系相类似的星系,象宇宙弹片一样在巨大爆炸后正彼此逃离开。如果宇宙正在膨胀,一个似乎是不可避免的结论是:它的过去必定是非常小的。这要求必须将某个瞬间作为宇宙诞生的时刻,即膨胀开始之时,哈勃的发现是真正重要的发现,尽管宇宙已非常古老了,但它不会无限早地存在着。可以想象,膨胀倒转回去,象电影倒过来放映一样,天文学家们据此推断,宇宙大约诞生于150亿年前发生的一次大爆炸。第二个观测结果是所谓“宇宙背景辐射”--大爆炸火球冷却以后余辉的存在,它支持了大爆炸理论。令人惊讶的是,在大爆炸事件发生150亿年之后,这种宇宙背景辐射仍充满空间的每个空隙。     

神秘的黑洞

 2010 年11 月16 日凌晨（北京时间）,美国宇航局对外公布了一则 “秘密”--该局最近发现的“异常物体”不是此前盛传的UFO（不明飞行物或称飞碟）,也不是外星人,而是地球附近一个年仅30 岁的黑洞。这个最年轻的黑洞是天文学家利用美国宇航局的钱德拉X 射线望远镜发现的,它为观测这类婴儿期天体提供了独一无二的机会。美国宇航局在当天记者会上发布的声明称,这个黑洞将能够帮助科学家更好地理解大质量恒星是如何爆炸的,恒星爆炸后留下的是黑洞还是中子星,以及我们银河系和其他星系黑洞的数量。     

原初黑洞

本文介绍了半经典量子引力论和霍金蒸发,讨论了原初黑洞性质,着重介绍了背景辐射四极矩各向异性的发现以及用大统一理论和原初黑洞蒸发解释宇宙物质非对称问题的讨论。     

暗物质的困境

 远在30年代,天文学家惠兹克已注意到,在星系团中,星系的绕行速度是如此之快,按理,它们无法稳定地呆在星系团中.他推测存在某种看不到的物质,提供了引力“胶质”.70年代,又发现银河系边缘的恒星运动速度,要比理论家预言的快得多,这也暗示着有大量的暗物质弥漫于星际空间.以后,对旋涡星系旋转情况所作的射电和光学观测表明,它们被暗物质晕所包围.分析了很多星系对和星系群的运动之后,人们确信,星系所含物质的总量,要比其可见的大得多.故天文学家断言,宇宙并不仅仅含有组成我们身体、地球和星星的那类通常物质.所谓通常物质,是指由重子(质子、中子等)组成的物质.而其他粒子,诸如电子,它们数量虽多,但对宇宙质量的贡献是很小的.     

原初黑洞

本文介绍了半经典量子引力论和霍金蒸发,讨论了原初黑洞性质,着重介绍了背景辐射四极矩各向异性的发现以及用大统一理论和原初黑洞蒸发解释宇宙物质非对称问题的讨论。