沉寂黑洞的突然爆发

宇宙中有一大部分星系＂停泊＂在黑洞的近旁.有些是沉寂的,而另一些则持续地产生辐射.为了探测星系以及中心黑洞从沉寂到爆发的突变,     

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…     

有关原初黑洞的故事

<正>认为黑洞可能在大爆炸后不久就形成的想法可以追溯到1966年,当时物理学家Yakov Zel’dovich和Igor Novikov首次提出了黑洞的存在。到20世纪70年代中期,史蒂芬·霍金和他的同事Bernard Carr提出并发展了这一概念。我们目前关于宇宙如何形成的理论是不允许黑洞在早期宇宙中被创造出来的。相反,恒星和星系最初是由宇宙的早期波动而形成。     

黑洞风比预期的强烈

<正>一个国际合作团队宣称,黑洞向星系中发射出的能量比以前估计的要更多。该团队在M83星系中观察到一颗微类星体,发现该类星体发射出的能量比对相同质量的黑洞所预计的多。这一发现有助于改进黑洞演化的模型,并可以使我们进一步了解黑洞对于早期宇宙中气体的影响。微类星体由一个像黑洞那样的致密的核心和围绕该核心的吸积盘     

星系相撞之时

在与许多小星系的碰撞过程中,大星系往往会借此机会进一步发展壮大,位于星系中心的超大质量黑洞在相遇后会相互围绕对方盘旋,形成双星系系统。在没有外力阻碍时,它们将继续相互盘旋至少数百万年。然而每个大星系核心都有一个黑洞,所以其他天体物理学过程必定使这对黑洞更快地融为一体。图1模拟的星系相撞、结合过程(1Gyr=10亿年)图2迈尔(L.Mayer)等人的流体力学模拟(图1)表明,正在结合的星系中的气体使黑洞速度趋缓,以致它们捆绑在一起的时间只有100万年。模拟中,内有双黑洞系统的富含气体的星系,由最近结合的两个螺旋星系组成,两个黑洞的…     

黑洞与奇点（英文）

黑洞可以说是引力最极端的体现,其视界内是个连光也逃不出去的时空区域。近来黑洞在天文观测方面取得令人惊讶的发展,这其中包括:黑洞碰撞的引力波探测以及M87星系的超大质量黑洞的所谓第一张黑洞照片。但是在理论的层面上,黑洞物理尚有许多未解之谜。其中,信息遗失的悖论是最有名的。但是,有另一个问题至少和信息的丢失一样–甚至更加–令人费解的,就是黑洞内部的奇点性质。时空奇点是广义相对论本身无法描述的,在那里究竟发生什么事?黑洞内部的奇点和宇宙大爆炸时的奇点有何不同?奇点是否会裸露在黑洞外面?所谓"宇宙监督猜想"的假设目前有何进展?我们在这篇半科普的文章中简单的介绍这些课题,希望本文章对物理和数学的本科生有所帮助。     

黑洞与奇点

黑洞可以说是引力最极端的体现,其视界内是个连光也逃不出去的时空区域。近来黑洞在天 文观测方面取得令人惊讶的发展,这其中包括：黑洞碰撞的引力波探测以及M87 星系的超大质量 黑洞的所谓第一张黑洞照片。但是在理论的层面上,黑洞物理尚有许多未解之谜。其中,信息遗失 的悖论是最有名的。但是,有另一个问题至少和信息的丢失一样{甚至更加{令人费解的,就是黑洞 内部的奇点性质。时空奇点是广义相对论本身无法描述的,在那里究竟发生什么事？黑洞内部的奇 点和宇宙大爆炸时的奇点有何不同？奇点是否会裸露在黑洞外面？所谓“宇宙监督猜想”的假设目 前有何进展？我们在这篇半科普的文章中简单的介绍这些课题,希望本文章对物理和数学的本科生 有所帮助。     

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。     

黑洞照亮宇宙——银河系中心黑洞及其物理意义

2020年度诺贝尔物理学奖颁发给为黑洞和超大质量致密天体做出突出贡献的三位科学家,他们分别从理论和观测上提供了令人信服的证明和证据。他们的工作打开了理解宇宙中大质量天体命运的窗口。人们普遍相信超大质量黑洞存在于每一个星系的中心,是这些黑洞照亮了再电离时期的宇宙,也是它们为揭开宇宙膨胀历史、暗能量宇宙演化性质、纳赫兹低频引力波等诸多谜团提供了十分强大的工具。预计未来5年内,反响映射和GRAVITY/VLTI联合观测将在以黑洞研究为支撑的领域取得重大进展。     

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.     

作为宇宙信使的X射线

60年前,里卡多·贾科尼团队用探空火箭首次探测到了来自太阳系以外的X射线辐射,从此打开了人类探索宇宙的一个全新的窗口.与我们所熟悉的可见光天空不同,在"看不见"的X射线宇宙,明亮的发光天体涵盖了黑洞、中子星、白矮星等致密天体,星系团和星系中弥漫的大量不可见的高温气体,以及各种剧烈的灾变事件.它们代表着宇宙中最为奇特的天...     

走近天文之五 从银河到银河系、从星云到星系

正1导语如果说宇宙像一个无边无际的大海,那么星系就像大海中的一座座小岛。宇宙中有几千亿个星系,而我们的银河系是其中普普通通的一员。身在庐山中,难识真面目。那身在银河系中的我们,是如何分析出我们所处银河系的样子呢?我们对银河系之外的河外星系又有怎样的认知历程呢?接下来,请随笔者一起简要回溯我们对星系的认识历程,从银河到银河系,从银河系到河外星系。     

星系核中的黑洞

黑洞是根据严谨的物理规律预言的一种奇特天体.Laplace在1798年根据牛顿引力理论,Oppenheimer和 Snyder在1939年恨据广义相对论都预言了黑洞的存在.黑洞是可以依不同途径形成的.三十多年来对黑洞的研究工作,主要集中在晚期恒星的引力坍缩这样一条途径上.这样形成的黑洞,其质量只比太阳大几倍.近年来,为了解释有关星团、星系核和类星体的一些现象,讨论过极大质量的天体经引力坍缩形成黑洞的途径.例如,Lynden-Bell等[1,2]基于对类星体空间密度的分析,提出了星系核就是类星体的中心部分引力坍缩后的产物,星系核中具有质量约为108M。的巨大黑…     

自动测定星系形态新方法

<正>星系的形态结构与其形成历史密切相关。概括地说,漩涡星系的盘结构是经吸积气体形成恒星由内而外增长形成;漩涡星系的并合会瓦解盘,导致形态不规则,并最终形成椭球星系。星系并合在星系质量增长、形态重塑、星暴激发、中心黑洞吸积等方面扮演非常重要的角色,是驱动星系形成和演化的关键物理机制之一。普查宇宙不同阶段星系的形态特征和并合事件发生频率,及如何随时间演化,是理解星系结构起源的关键,也是当前河外天文学的核心研究目标之一。随着天文大数据时代的来临,大规模多色深度图像巡天使得全面细致研究近邻和遥远宇宙中各类星系的形态结构成为可能。     

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。     

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…     

100亿个太阳质量的超巨黑洞

超巨质量黑洞，原本以为只存在于宇宙的早期，即与我们相距数10亿光年乃至更远的地方．最近，利用太空望远镜加上地基天文台的联合观测，科学家发现了两个超巨黑洞，它们每一个的质量都超过100亿个太阳，并且位于我们的近旁．McConnell等根据进一步的探测，研究了超巨黑洞和它的宿主星系共同演化的过程，结果已经发表在Nature周刊上．     

宇宙弦:热大爆炸的拓扑遗迹

从凝聚态物理知道,相变时可以形成一些异常的拓扑结构,如超流氦中的量子涡旋和超导体中的磁场涡线.近年来,宇宙学家开始探讨是否在宇宙早期也发生过类似的现象.在温度为1029K时产生的超高温相变的遗迹──宇宙弦有可能是星系形成的种子,它也可能产生一些在今天仍可观测到的其他效应. 宇宙弦如果存在,它将是和现今存在的任何物态不同的一种超密态物质残留下来的稳定的遗迹.这种超密物态可以存在于极早期宇宙中.宇宙弦能够在该种物态衰变之后很久仍然保留下来的理由是它们是“拓扑上”守恒的.拓扑守恒是很有用的概念,值得我们更详细地加以解…     

超亮X射线源与中等质量黑洞

超亮X射线源是在邻近星系中发现的一类特殊的辐射X射线的天体.它们类似银河系中的黑洞双星,但却具有更高的亮度,因此可能包含更高质量的黑洞.即所谓的中等质量黑洞.中等质量黑洞并不像恒星级质量黑洞一样,可以是大质量恒星演化未期核塌缩的产物,因此在天体物理中具有重要意义.文章描述了超亮X射线源的一些基本性质,综述了近年来对这些源多波段观测的重要结果,以及这些结果对这些天体本质的暗示.     

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