寻找黑洞

恒星在死亡时将发生什么变化？这是天文学上一个非常自然的问题．自从３０年代以来，已经提出了各种理论来回答这一问题。这些理论预言有超新星、白矮星、中子星和黑洞的存在，前两个已是现在比较熟悉的天体了．１９６８年发现了脉冲星，它被证认为比寻常恒星致密得多、引力场强得多的自转中子星．可是大质量恒星在中子星状态也不可能是稳定的，它的末期演化到什么状态？有没有比中子星更致密、引力场更强的天体存在？这些问题都涉及到这些预言中最奇特、最不易理解的黑洞概念． 什么是黑洞呢？简单地说，黑洞就是一个其逃逸速度超过光速的…     

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、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…     

经典黑洞与现代黑洞视界都是2GM/c~2吗

所谓黑洞并不是引力场缩后形成的超高密度天体，而是指塌缩天体所缩入的半径为Ｒｇ的特殊的空间区域──包括光在内的任何物体或信号都不能脱离的区域．黑洞的界面叫视界，视界标志一个质量为Ｍ地塌缩天体为外界“看”见，所需占据的区域的最小值． 黑洞的概念，最早是由拉普拉斯的讨论引出的．拉普拉斯由逃逸公式，令ｖ＝光速ｃ．则得视界Ｒ为而自广义相对论提出以后，人们得到了质量为球对称分布，静止不转动，不带电荷的施瓦西黑洞的视界为于是发现施瓦西黑洞的视界与拉普拉斯黑洞的视界竟然一致． 以上是现行教科书，文章中常见的论述（…     

高能天体物理前沿鸟瞰(下)

 中子星的质量有一个上限,其值大约在3个太阳质量左右.质量大于上限的星,引力坍缩后不能形成稳定的中子星,而将形成黑洞.黑洞是引力非常强的空间范围,其中的光也不能逃离黑洞.黑洞的可能存在,象中子星一样,也是三十年代就预言了.同样,它也是直到六十年代才受到重视,成为天体物理中最常见的名词之一.     

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。     

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体和极端的物理条件,如极强引力场、极强磁场和极高温。文章重点介绍最有代表性的X射线源,包括中子星和黑洞X射线双星、超大质量黑洞和活动星系核、星系团,以及伽马暴、超新星和潮汐瓦解恒星事件等爆发天体。     

浅谈恒星的演化

在天空里有许多不同种类的恒星,在晴朗的夜晚,你能看到的恒星大多数同太阳十分相似．它们是相当年青的恒星,由于发生在它们中心的所谓热核反应而发光．但还有其他种类的恒星,例如,你在夜空中所看到的几乎呈红色的恒星都是红巨星,还有恒星的遗骸：白矮星、中子星和黑洞,这些小而致密的天体是从其热核燃料资源枯竭的年老恒星产生的． 任何事物的发生、发展总有一定的条件,恒星也是这样,决定恒星演化的因素主要有两个方面,力的问题;能量的问题． 一、恒星的诞生 当气体状的云在其本身的引力作用下开始收缩的时候,恒星的形成过程就…     

黑洞的来龙去脉

 天体物理学的研究表明,恒星演化到最后阶段的产物是白矮星、中子星与黑洞.白矮星与中子星已为观测所证实.而有关黑洞的理论与观测证实工作,至今仍是一个悬而未决的问题.从拉普拉斯到史瓦西从理论上提出黑洞的概念,可以追溯到十八世纪末,而广泛的研究是从本世纪七十年代开始的.     

2012年,参宿四会爆炸吗?

恒星是宇宙的基本组成单元,中小质量的恒星(如太阳)占绝大部分.中小质量的恒星演化到最后,外壳被损失掉,成为漂亮的行星状星云,而恒星的核则成为白矮星.大质量恒星演化到最后会发生超新星爆炸,产生巨大的能量,留下一个中子星或黑洞.参宿四是一颗大质量恒星,种种迹象表明,它将发生超新星爆炸,但在2012年爆炸的可能性微乎其微,天上不会出现两个"太阳",也不会对地球上人们的生活产生实质性的影响.     

在黑暗中“死去”的恒星

在近期的Nature杂志中有4篇论文提出，某些大质量的恒星在塌缩成黑洞之前仅发射γ射线，而不发射其他物质．天体物理学家们认为，比太阳重8倍以上的恒星在塌缩成黑洞之前，在壮观的超新星爆炸中“死亡”．     

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…     

玫瑰眼（The Rosette Eye）——大质量恒星周围电离氢区前期形成及演化重要过渡阶段的发现

一个由中英德美多国天文学家组成的工作小组近期在距离太阳系5000光年的玫瑰巨分子云核心大质量星形成区域发现了一个处于早期演化阶段的罕见的年轻大质量恒星系统。据估算,中心星体的质量大约为20个太阳质量。观测表明,该大质量星在其形成的吸积塌缩过程中产生的强大紫外辐射正以大张角电离星风的形式从恒星的两极喷射而出,在近红外宽带和分子氢发射线窄带成像中表现为一个沙漏状的双极电离氢区。     

银河系中心超大质量黑洞的探索历程

经过逾半个世纪的探索,天文学家确认在我们银河系的中心存在一个4百万倍太阳质量的致密天体,很可能是爱因斯坦广义相对论所预言的黑洞.文章简要回顾了探索这个大质量致密天体过程中的若干里程碑.     

黑洞面面观

 黑洞是目前物理学和天文学研究的一个热点。黑洞性质涉及到物理学的基本规律和时空属性,现有的发现暗示人们:热力学与时空性质之间可能存在着深刻的内在联系,对黑洞理论的进一步探索有可能导致物理学的另一场革命。因此自20世纪60年代以来,黑洞研究吸引了越来越多的爱好者的注意。特别是自1973年霍金发现黑洞存在热辐射之后,黑洞理论已发展为一个包括量子论、相对论、统计物理、天体物理和微分几何在内的多学科理论,黑洞研究已成为多学科的交叉点。黑洞的形成黑洞是如何形成的呢?我们知道:通常的恒星是靠万有引力的吸引效应将物质聚集在一起。     

中子星内部结构

中子星是宇宙中一类极端致密的天体,其平均密度超过饱和核物质密度。对这类天体的研究,可以帮助人们了解极端条件下的物理性质,特别是深化关于引力和强力的认识。文章介绍了脉冲星和中子星的概念,并重点阐述了中子星内部结构的不同模型,以及如何通过最大质量和潮汐形变量等观测来检验这些模型。未来发现更多的双中子星并合或中子星黑洞并合事件,有望最终揭开中子星内部结构之谜。     

年轻恒星形成过程的分子谱线诊断

恒星是宇宙的基本天体,理解恒星的起源和早期演化是天体物理最有举的课题之一,目前了解的恒星形成的一个基本图象是,恒星是由一个足够大质量的星际分子气体云在其其自引力作用下塌缩而形成。在早期塌缩过程中形成一颗原恒星（胚胎）,并且伴随该原恒星的吸积盘,原恒星吸积星际介质中的分子物质,通过吸积盘转移到原恒星表面,原恒星的质量随着增大。在吸积过程中也同时伴随物质向外的剧烈喷发,由于盘的存在,这种喷发通常沿垂直于盘的方向进行,出现双极的空间分布。在天文观测上,一种典型的表现是分子气体的外向流,观测表现为从原恒星双极的红蓝移气体运动^[1]。由于恒星形成了星际分子中,因此,对星际分子的谱线探测是研究恒星形成的强有力手段,现在已经发现和证认的星际分子总数有一百多种,其中丰富度最高的气体是H2。在所有的星际分子中,丰度仅次于H2的CO分子的转动跃迁谱易激发,相对于星际介质的不透明度小,观测上易于实现,因此,CO分子就成为探索原恒星形成的有力探针,在毫米波段出现的J＝1－0和J＝2－1跃迁变线以及CO同位素的谱线是最常使用的观测探针,八十年代以来又陆续发现了环形分子SiC2,C3H,C3H2及含磷分子PN和CN等,给宇宙中有机世界的探测提供了丰富的线索。我们对恒形成区内存在的低温原恒星天体进行毫米 波射电谱线观测,测量该原恒星周围分子气体的分布,其物理化学参数,以及速度场分布。根据这些测量结果并运用成熟的数量方法,分析正在发生的物理化学过程,特别是原恒星质量外流的过程。根据观测分析结果得出所观测天体的形成和演化状况。     

大质量恒星的形成:理论与观测

文章简要叙述了有关大质量恒星形成的理论以及相关观测证据。目前大质量恒星形成的理论主要有两种，即吸积说和并合说．吸积说认为，大质量星可能与小质量星形成于相似的过程；并合说主张大质量星可能是由小质量年轻星碰撞合并而成．解决这两种理论争论的关键在于在大质量星附近能否观测到吸积盘的存在，最新的观测表明大质量星更有可能是通过吸积增加自身的质量，但最终解决这一问题可能还需要更多的观测证据。文章还提出了一些本领域尚未解决的问题，为感兴趣的研究者提供参考。     

引力波可以揭示黑洞的起源

正最近发现了黑洞以及中子星并合产生的引力波,这一发现可以揭示黑洞的起源,迎来了天文学的新纪元。现在,我们可以利用这些长期以来所预言的时空中的涟漪,来探测其他方法观察不到的现象。例如揭示黑洞的起源。标准理论认为黑洞是由超新星产生的,这意味着黑洞不可能产生于第一批恒星之前。布朗大学的Savvas Koushiappas和哈佛大学的Abraham Loeb通过计算可以形成重子黑洞的早期阶段黑     

黑洞果真无毛吗

 黑洞是现代天文学中最诱人的发现之一,其含义极具魔力。它是宇宙中看不到的恒星,它起初被认为是封闭的世界,人们几乎无法探测它是无底深渊,几乎能吞噬一切所有近旁的物质,包括光子在内,当然我们就看不见这一天体了,剩下的乃是一个绝对“黑”的恒星了,因此称为黑洞。黑洞如此奇特,目前已成为许多神话作品和科幻小说的主题。广义相对论中通常将只有质量的黑洞称之为施瓦西黑洞将既具有质量又兼有电荷的黑洞称之为里斯纳-诺兹特隆黑洞将有质量且同时还在施转(即具有角动量)的黑洞称之为克尔黑洞将质量、电荷和角动量三个特征全有的黑洞称之为克尔-纽曼黑洞。