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黑洞



















































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黑洞（Black hole）是根據現代的物理理論和天文學理論，所預言的在宇宙空間中存在的一種天體區域。
歷史上，法國力學家拉普拉斯曾預言：「一個密度如 250 個太陽，而直徑為地球的發光恆星，由於其引力的作用，將不允許任何光線離開它。由於這個原因，宇宙中最大的發光天體，卻不會被我們看見」。
黑洞是由一個質量相當大的天體，在核能耗盡死亡後發生引力塌縮後形成。根據牛頓萬有引力定理，由於黑洞的第一宇宙速度過大，連光也逃逸不出來，故名黑洞。
在此區域內的萬有引力非常強大，任何物質都不可能從此區域內逃逸出去，甚至光線都被它強大的引力拉回，因此黑洞本身不會發光，不能用天文望遠鏡直接觀測到，事實上也沒有人知道黑洞是什麼樣子，但天文學家可藉觀察黑洞周圍物質被吸引時的情況，找出黑洞位置。





目錄[隱藏]

1 尺寸和質量
2 特性
3 分類
4 微黑洞
5 否認黑洞存在的一些觀點
6 請參看
7 參考文獻
8 外部連結



[編輯] 尺寸和質量


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Black_Hole_Milkyway.jpg/180px-Black_Hole_Milkyway.jpg



圖片參考：http://zh.wikipedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png
質量達太陽10倍的黑洞之電腦模擬圖
黑洞是由大約大於太陽質量的3.2倍的天體發生引力坍塌後形成的（小於1.4個太陽質量的恆星，會變成白矮星）。天文學的觀測表明，在很多星系的中心，包括銀河系，都存在超過太陽質量上億倍的超大質量黑洞。
根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞是可以預測的。他們發生於史瓦茲度量。這是由卡爾•史瓦茲查德於1915年發現的愛因斯坦方程的最簡單解。
根據史瓦茲解，如果一個重力天體的半徑小於一個特定值，天體將會發生坍塌，這個半徑就叫做史瓦茲查德半徑。在這個半徑以下的天體，其中的時空嚴重彎曲，從而使其發射的所有射線，無論是來自什麼方向的，都將被吸引入這個天體的中心。因為相對論指出任何物質都不可能超越光速，在史瓦茲半徑以下的天體的任何物質，包括重力天體的組成物質——都將塌陷於中心部分。一個有理論上無限密度組成的點組成重力奇點（gravitational singularity）。由於在史瓦茲半徑內連光線都不能逃出黑洞，所以一個典型的黑洞確實是「黑」的。
史瓦茲半徑由下面式子給出：

圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/a/3/4/a34ffcead3616ab04f0d758d79c8a9fb.png

G是萬有引力常數，M是天體的質量，c是光速。對於一個與地球質量相等的天體，其史瓦茲半徑僅有9毫米。

[編輯] 特性
目前公認的理論認為，黑洞只有三個物理量有意義：質量、電荷、角動量。也就是說：對於一個黑洞，一旦這三個物理量確定下來了，這個黑洞的特性也就唯一確定了，這稱為黑洞的無毛定理，或稱作黑洞的唯一性定理。
黑洞的合併會以光束發射強大的引力波，新的黑洞會因後坐力脫離原本在星系核心的位置。如果速度足夠大，它甚至有可能脫離星系母體[1]。

[編輯] 分類
黑洞分類：

超巨質量黑洞

到目前為止可以在所有已知星系中心發現其蹤跡。
質量據說是太陽的數百萬至十數億倍。
小質量黑洞

質量為太陽質量的10至20倍，即超新星爆炸以後所留下的核心質量是太陽的 3 ~ 15 倍就會形成黑洞。
理論預測，當質量為太陽的 40 倍以上，可不經超新星爆炸過程而形成黑洞。
中型黑洞

推論是由小質量黑洞合併形成，最後則變成超巨質量黑洞
中型黑洞是否真實存在仍然必需存疑。

[編輯] 微黑洞
微黑洞是理論預言的一類黑洞，目前尚無證據支持微黑洞的存在。它們誕生於宇宙大爆炸初期，質量非常小，根據霍金的理論，黑洞質量越小，「蒸發」越快。因此如果存在微黑洞，那麼它們現在一定已經蒸發殆盡了。

[編輯] 否認黑洞存在的一些觀點

量子力學方面的反駁：黑洞中心的奇點具有量子不穩定性，所以整個黑洞不可能穩定存在。
目前發現的黑洞是一些暗能量星：美國加利福尼亞勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的天體物理學家喬治錢普拉因等認為，目前發現的黑洞是一些暗能量星，真正意義上的黑洞是不存在的。

黑洞是一個時空的黑暗區，由一些質量頗大的星體經重力塌縮後所剩餘的東西，是一個重力極大的天體。視界內任何物質都不能從裡面跑來，甚至是光都不例外，所以是一顆渿黑的天體，因而得名為黑洞。因為無法從可見光這途徑看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物質所釋放的輻射來確定它們的存在。
當一顆質量相當大的星體的核能耗盡後（巨大的恆星：質量是太陽質量的八倍以上）死亡時，恆星的殘骸可能會形成黑洞。而黑洞的形成是因為大質量的恆星在演化的未期都會發生超新星爆炸，沒有輻射壓力去抵抗重力，平衡態不再存在，這星體將全面塌縮，成為中子星。若其中子星的總質量大於三倍太陽的質量，那麼連中子簡併氣體壓力也不能平衡重力，星體將塌縮至它的重力半徑範圍之內。這時，引力之大足以使一切粒子，都被引回星體本身，不能逃脫。
當一個黑洞形成後，塌縮還會進行下去，所有物質會無可避免，所有質量將集中在一個非常細小的質點，稱為奇點。黑洞的表面層稱為事件穹界。而這表面層和中心奇點的距離就是史瓦半徑。任何物質要從黑洞的史瓦半徑跑到外面去，它的逃離速度便要大於光速。但根據狹義相對論，光速是速度的極限。重力龐大得連光線也逃不出去，這個連光線也逃不出去的面，稱為事相面。光線和任何物質都只能從事相面外部進入其內部，而無法從裡邊逸出。這個事相面的裡邊就是黑洞。
黑洞不發光，所以是不可能用天文望遠鏡規測得到的。但根據理論，當周圍的物質被吸引時，就會透露出黑洞的存在。如果一對雙星中的伴星是黑洞，那麼主星的物質被吸引向黑洞而形成一個吸積環。當吸積環的物質被吸入黑洞時，因摩擦而引起高溫，而放出Ｘ光線。於是我們就能將重點放於Ｘ射線密近雙星上。