网上有关“时空扭曲是什么?”话题很是火热,小编也是针对时空扭曲是什么?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
在强引力的作用下,空间和时间都会由于引力的作用产生弯曲,而最明显的可观察的就是光线通过太阳附近会扭曲不通过直线传播,其实是直线传播,只是空间被扭曲了,
而黑洞就是把时间和空间都扭曲到闭合状态,所以任何信息都无法出来据国外媒体报道,美国的科学家们近日称,他们最近在中子星附近成功地观测到了时空扭曲现象,这再次证明了爱因斯坦时空扭曲理论的正确性。
美国宇航局和密歇根大学的天文学家们称,在中子星周围观测到一些铁气体的线形拖尾,证明的确存在时空扭曲,并称可以据此推算出天体的大小限度。美国宇航局戈达德太空飞行中心和马里兰大学的研究小组成员苏蒂普-巴塔查耶表示,由于科学家们曾在黑洞甚至地球周围观测到过同样的扭曲,因此次此发现并非惊人之事,然而它对于解答物理学的基本问题意义重大来源:https://488wan.com/bkjj/202412-57.html。巴塔查耶说:“这属于基础物理学范畴,在中子星中心可能存在着各种奇异的粒子或物态,如夸克物质,由于我们无法在实验室进行模拟实验,因此找出答案的唯一方法就是去了解中子星。”
中子星是一种密度极高的恒星,它相当于把有比太阳还重的物质压进一颗城市大小的球体中,几茶杯中子星物质的重量就可以超过珠穆朗玛峰。天文学家们用这些碎裂的中子星作为天然实验室,研究物质是如何在极端的自然界压力中被紧密挤压的。然而,在开始着手解开隐藏在这些衰减中子星之下的谜之前,科学家们必须非常精准地测量出它们的直径和质量来源:https://488wan.com/zhishi/202412-35.html。在目前进行的两项研究中,天文学家们使用了欧洲太空总署的XMM-牛顿X射线天文台和日本/美国宇航局的朱雀X射线天文台,对3对双中子星进行了观察测量,它们分别是巨蛇座X-1,GX349+2和4U 1820-30。科学家们还研究了炙热的铁原子发出的光谱线,这些铁原子在中子星表面上方急速旋转形成圆盘状,旋转速度高达40%光速。
通常来说,测量到的过热的铁原子光谱线应有均匀对称的峰值。然而,天文学家们的测量结果却显示出了歪斜的峰值,这意味着出现了相对论效应的扭曲。他们认为,气体的飞速运动(和相对强大的地心引力)导致了光谱线的扭曲,形成更长波长的拖尾。同时,这些测量工作使得科学家们可以判定恒星的最大尺寸。密歇根大学的XMM牛顿研究小组成员爱德华-卡克特说:“我们看到铁气体就在中子星表面外部飞速旋转,由于该圆盘内部显然不可能比中子星表面绕行更紧密,因此这些测量使我们可以确定中子星直径的最大尺寸。根据我们估算,中子星直径最大不过20.5英里(33公里)。”
爱因斯坦提出的广义相对论是现代物理学的奠基石,其要义是两个物体间之所以存在引力,是因为重力场使四维时空发生扭曲。1919年发生日食时的观测结果证实太阳的重力使星光弯曲。1976年,美国宇航局的重力探测A计划,把一个原子钟送入离地1万公里的太空中,证实了爱因斯坦提出的重力会使时间慢下来的推测。理论上说,可以通过监视绕地球运行的一个陀螺仪的转轴位置来验证时空扭曲的发生。在确定了参考星座后,如果发生时空扭曲,那么陀螺仪的转轴和参考星座的方向关系就会发生改变。根据牛顿力学原理,一个陀螺仪和一个参考星座方向对齐后,如果没有外力干扰,就会始终保持对齐。但是根据爱因斯坦理论,由于地球自转和重力场引起的时空扭曲会造成陀螺仪和参考星座的相对方向发生改变。
在8月1日出版的《天体物理通讯杂志》上,已经发表了XMM牛顿研究小组的论文,其它相关论文也将在该杂志上陆续发表。,这个是可观察的比较明显的例子
黑洞这么黑,科学家为啥还能观测到它呢?来源:https://www.488wan.com/cshi/202501-181.html
科学家首次观测到“流浪黑洞”
科学家首次观测到“流浪黑洞”,黑洞是宇宙中的一种特殊天体,我们观察宇宙中的天体依赖的却正是光等电磁波,所以想看到黑洞非常难,科学家首次观测到“流浪黑洞”。
科学家首次观测到“流浪黑洞”1近日,天文学家首次探测到在太空自由飘荡的黑洞来源:https://www.dbssx.com/cshi/202501-155.html。
科学家们一直认为理论上有很多黑洞在太空自由游荡。但由于黑洞处于黑色的浩瀚太空,因此难以被发现。以往的研究表明,通常在恒星寿命结束时,核心坍塌可能会形成黑洞。来源:https://aiyou168.com/zhishi/202412-17.html
本次,美国约翰斯·霍普金斯大学天文学家凯拉什·萨胡(Kailash Sahu)领导的研究团队借助“微引力透镜”效应首次发现了一颗在星际空间的“流浪黑洞”。数十位科学家将这一发现合作发表在arXiv上。
“微引力透镜”效应最著名的一次是发生在2011年。当时科学家借助哈勃空间望远镜看到一颗大约2万光年外的恒星突然亮了起来。这意味着当时有一个巨大的天体从恒星面前经过,恒星发出的光线被这个巨大天体产生的引力所扭曲,导致恒星好像突然变亮了。因此在“微引力透镜”效应中,作为背景的物体常常会显得异常明亮。此外,如果定位足够准确,当巨大物体从恒星前面经过时,望远镜甚至会看到恒星发生轻微的移动。
出于好奇,萨胡研究团队开始分析哈勃望远镜关于这颗恒星的数据,并一直观察其光线的变化。团队希望这种亮度的突变是由于黑洞导致。此外,他们还利用天体测量学技术,检测到恒星的位置发生了轻微变化。
研究人员认为,造成这种变化的原因只可能是一个人类看不见的移动物体,例如黑洞,在经过恒星时对其发出的光施加了引力。
随后的六年时间里,团队继续研究这颗恒星及其发出的光线。他们探测了经过恒星的巨大物体的亮度,但没有探测到任何亮度,证明了这个物体并不是如褐矮星的天体。此外,“微引力透镜”效应的持续时间必须足够长,以证明存在一个特别深的重力井(由于天体的重力而形成的井状旋涡)。
2011年该恒星的“微引力透镜”效应持续了300天,足以指向经过恒星的物体是一个巨大黑洞。
研究人员表示,多个证据能够有力证实这颗自由漂浮的“流浪黑洞”的存在。并且,他们测算出了这颗黑洞的质量约为太阳的7.1倍。
根据这一重量,科学家估算出这颗“流浪黑洞”的运动速度约为每秒45公里,比其周围的银河系恒星快很多。这样的速度差异也说明了黑洞诞生的一种可能:一个超大质量的恒星爆炸可能创造了黑洞,并使其在太空“流浪”。萨胡估计,这一爆炸事件大约发生在1亿年前,但很难证实,因为目前没有明确的方法来探寻黑洞的来源。
“流浪黑洞”的发现并不意味着它们将会对地球构成威胁。但随着科学家更多地利用像“微引力透镜”效应的研究方法和新兴技术,未来人类将探索到更多的宇宙奥秘。来源:https://dbssx.com/cshi/202501-242.html
科学家首次观测到“流浪黑洞”2黑洞是宇宙中的一种特殊天体,由于它本身不发光,也不会反射光,却还会吸收光,而我们观察宇宙中的天体依赖的却正是光等电磁波,所以想看到黑洞非常难,通常都是黑洞的引力对其他天体产生影响时,或者黑洞吸收其他天体物质形成吸积盘时才有可能被看到。
↑存在吸积盘的黑洞,通常被叫做类星体
不过在2月5日,一条来自《物理学家组织网》的消息称,一个国际天文学研究团队通过“微引力透镜”现象发现了一颗“流浪黑洞”,这被认为是天文学界首次利用这种方式发现流浪黑洞。
来源:https://aiyou168.com/cshi/202501-227.html
这条消息虽然是在近日报道,但发现的时间却是在2011年,当时该团队发现了一颗在星际间漫游的孤独黑洞,这个“流浪者”以强大的引力形成了一个“微引力透镜”,将它背后的恒星和星系的光线弯曲扭转,才让科学家们感知到了它的存在,同时这个流浪黑洞也被认为是首次被观测到的此类黑洞。
“微引力透镜”效应指的是一个有着强引力场的天体使它后面的天体背景光线发生扭曲的现象,宇宙空间中的引力分布很不均匀,在强引力场天体的周围,光线等电磁波会被引力场扭曲,而又由于天体的周边是透明的,这就形成了一种引力透镜作用,其背景天体的光线通过这个透镜折射过来,形状会发生弯曲,位置会出现挪位,光度也会发生变化,因此即便造成引力透镜现象的天体看不见,也能感觉到它的存在,即便这个天体是个黑洞,这也是此次发现这个“流浪黑洞”的原因。
这个黑洞距离我们5153光年,位于银河系之内,质量大约是太阳的7倍,正在以大约每秒45千米的速度掠过附近的恒星,时速大约16.2万公里。科学家还认为类似的恒星级流浪黑洞有很多,但是由于黑洞本身不发光,和其他天体产生互动作用的黑洞也比较少,而且微引力透镜效应也不容易发现,所以流浪黑洞并不容易被观察到,其观察难度要比流浪恒星甚至流浪行星都要难的多。
该研究团队是2011年开始观测这颗流浪黑洞的,但当时并没有注意到那里有一颗黑洞,因为它也是根本看不到的,其实至今也没看到它的真实样子,这黑洞仍然是连个影子都没有,但却又可以能过一种现象确定它是真实存在的。
那又是如何发现它的呢?在2011年时,科学家只是发现一颗恒星的亮度无缘无故地增强了,当时还以为是恒星本身的活动造成的,通过持续的观察又发现并不是这样,在进行了持续6年的监测之后,他们通过这颗恒星及其周围天体的亮度和位置等的奇怪变化,判断出只有微引力透镜效应的存在才能出现这种情况,于是认为是该恒星发出的光线被其前方(靠近观察者方向)一个看不见的天体弯曲了,而由于这个天体又是看不见的,因此认为它明显是个黑洞,而后又通过引力透镜的强度等因素判断出该黑洞的质量大约相当于7个太阳。所以虽然这个黑洞连个影子都没有,但它的背景出卖了它。
这样质量的黑洞一般都是由大质量恒星发生超新星爆发后形成的,但也有可能是大质量恒星直接坍缩而成,所以常被叫做恒星级黑洞,恒星级黑洞的数量很多,有天文学家推论认为在银河系中至少就有100万到1亿个。
这样的黑洞对宇宙中有生命或者发展出文明的星球来说非常危险,因为它非常不容易被观察到,而且其引力超强,如果现在在太阳系附近有一个这样的黑洞,以目前人类的天文学观测水平也不能感知到它的存在,除非是像本文上面所讲的这颗被科学家偶然发现背景恒星的光线和位置的异常表现而发现的黑洞。
“引力透镜”观测方法很另类,但这样的方法也为科学家们观察其他黑洞提供了新途径,特别是可能存在的对太阳系有潜在危险的黑洞,观察到它们很有必要,虽然之前太阳系没有近距离受到过黑洞的影响,但并不代表以后也不会,而且一旦出现,就很可能会对整个太阳系造成颠覆性毁灭的危险,所以观察黑洞的存在也是人类必须要做的功课,掌握黑洞的动向对人类来说具有十分重要的.意义。
科学家首次观测到“流浪黑洞”3早在上个世纪早期的时候,爱因斯坦就曾经预言过宇宙中“流浪黑洞”的存在,现如今,百年过去了,人类终于发现了宇宙观测史上的第一个“流浪黑洞”——一个距离地球5200光年,正在“龟速前进”的黑洞,这也意味着,爱因斯坦的预言,再一次成真了!
那么,什么是“流浪黑洞”呢?
流浪黑洞,是爱因斯坦在研究宇宙中空间结构的时候,假想中的一种黑洞类型,我们都知道,黑洞本身是不发光的,都是在它们活动的时候,才会通过检测到黑洞周围释放出的X射线,来确认它们的存在。
而“流浪黑洞”则可以看作是黑洞中的“濒死者”,它们基本上已经不会再释放出任何的X射线,因此,理论上来说,宇宙中很可能存在着大量的“流浪黑洞”,但是人类却无法探测到,这也为我们研究“流浪黑洞”增加了不小的难度。
那么,黑洞又是怎么开始“流浪”的呢?研究者认为,这些“流浪黑洞”都是银河系早期的产物,它们最早诞生于一个个矮星系之中,之后,因为周围的气体耗尽,所以,就被踢出了原有的星系和位置,成为了宇宙中的“孤独流浪者”。
显然,这样的没有固定位置的黑洞,对于地球而言,也是存在着一定的威胁,所以,在爱因斯坦提出了“流浪黑洞”的猜想之后,就有不少研究者希望可以尽快确认“流浪黑洞”的存在与否,对它们进行深入研究,看看在地球的周围,是否也存在着这样的“隐身者”。
那么,这一次的“流浪黑洞”又是如何被确认的呢?
这就需要从2011年开始说起了。在上个世纪,人类的科学技术水平,是根本无法去寻找“流浪黑洞”的,因此,只能通过分析望远镜的观测数据,寻找疑似“流浪黑洞”的可能性。幸运的是,在2011年,美国的哈勃望远镜,发现了一颗奇怪的恒星,这颗恒星在持续6年的时间里,经常会没有任何原因地突然就变得异常明亮。
于是,研究者猜测,极有可能是它的周围,存在着一个黑洞,于是,就对它进一步进行观测分析,而后续的观测结果也非常令人意外,因为这颗恒星竟然也不断改变着自己的位置,这是什么概念呢?简单来说,就好像是有一股看不见的力量,在牵引着它一般。
最终,又经过了4-5年的研究,科学家们才确认了这个“流浪黑洞”的存在,现如今,对于这个“流浪黑洞”的数据了解,也变得更为全面,研究者称,它是一个移动速度约为太阳六分之一的“龟速黑洞”,质量大约是塌秧的7倍,可以看出,它的前身是一颗恒星级的黑洞,而且很可能是宇宙中最早的恒星之一。
那么,“流浪黑洞”有没有威胁?如果地球周围发现“流浪黑洞”该怎么办?
这个“流浪黑洞”的移动速度,大约是每秒45公里,而它和地球之间的距离,则为5200光年。这是什么概念呢?
正常情况下,光的移动速度,是每秒30万公里,约等于这个“流浪黑洞”的6667倍。显然,这个“流浪黑洞”对于地球是没有威胁的。
但是,由于研究者猜测,宇宙中有很多的“流浪黑洞”,而且因为它们的“不可见”,这也导致极有可能在太阳系的周围,也存在着这样的一个“流浪黑洞”,那么,如果未来有一天,真的发现了一个闯入太阳系的“流浪黑洞”,我们又有没有威胁呢?
如果这个“流浪黑洞”抵达了太阳系边缘,那么,在它的引力作用下,太阳系的天体轨道,就会变得非常不稳定,而当它闯入太阳系,伴随着不断朝着太阳系内部前进,太阳系的行星,也都会从外到内,逐一被它吸引过去,一直到整个太阳系,都和这个“流浪黑洞”形成互相绕行的局面。
当然,这并不是最终的结局,因为很快,太阳系内的天体,就会逐渐彻底失去自由,或者被甩出去成为“流浪天体”,或者是被惨烈地吞噬掉,而在那之前,地球就已经迎来“世界末日”了,人类如果无法逃离,是很难幸免的。
一直到最后,整个太阳系就只剩下太阳一颗恒星,然后就好像上文中我们提到过的,那颗亮度突然变化的恒星一样,在这个“流浪黑洞”的作用下,被牵引着一路前进,最终目的地是哪里,也就不得而知了。
要说天文学名词中最贴切的是哪种天体?黑洞无疑是最形象的,但如果要说最不贴切的名词,毫无疑问黑洞同样能被当选,为什么黑洞会如此极端,它又有哪些特性?来源:https://488wan.com/cshi/202412-7.html
什么样的洞才能算是黑洞?
要是去查天文学名词的词典,那么肯定会告诉你黑洞是广义相对论中预言的天体,但后来被证实确实存在,并且在2019年4月10日公布了人类拍摄的第一张照片!但其实更准确的说,天文学家早在爱因斯坦发表广义相对论之前的1891年,就拍摄到了后来确认是一个巨型黑洞的OJ 287宿主星系的照片。
这个远在35亿光年外的黑洞,由另一个黑洞环绕它公转,每当穿过吸积盘时就会引起剧烈的光度变化,这就是早期被认为是一个变星,后来被归纳为个蝎虎座BL型天体的类星体。当然我们就不来瞎扯当初还不认识的OJ 287了,还是正儿八经的来看看:
黑洞是怎么来的?
当一个天体的质量超过自身引力支撑极限,天体将坍缩成一个奇点,史瓦西早就已经将天体坍缩的度规给计算出来了,即:天体的直径小到光速环绕才不至于掉落表面时,这个天体将无可避免的形成黑洞,但史瓦西度规并不是天体形成黑洞的自然条件,而是一个人为条件!
真正的自然条件是奥本海默极限,也就是天体质量超过引力支撑极限时候的质量,这个质量大约是太阳质量的3.2倍,当然这并非指恒星超过3.2倍太阳质量就会诞生黑洞,而是指没有辐射压的天体,比如中子星,那么自身重量即可让它直接坍缩成黑洞!来源:https://488wan.com/xwzx/202412-13.html
恒星型黑洞都是超新星爆发中形成,但并非必要条件
黑洞形成过程
这里简单聊聊恒星型黑洞的形成,恒星在主序星阶段内核有强大的辐射压,支撑外壳的重力坍缩,因此相安无事,而当内核燃料耗尽,再也不能支撑外壳时,那么内核会达到电子简并力极限将坍缩成白矮星,如果质量够大,那么会达到中子简并力极限坍缩成中子星,假如超过了中子简并力,中心就是一个黑洞来源:https://aiyou168.com/bkjj/202412-118.html。
除了恒星型黑洞外还有原初黑洞,这是宇宙大爆炸初期质量密度太高直接坍缩而成的,除此外似乎没有第三种能诞生黑洞的方式,但黑洞可以通过合并变成超大型黑洞。来源:https://488wan.com/cshi/202501-223.html
如何来描述黑洞?
黑洞并不是一个洞,它在三维空间中是一个引力极度扭曲的空间,所以如果要将黑洞表现在二维平面上,用一个洞来表示无疑是最恰当的,因为直接就让大众能理解!
但真正的黑洞却需要三维或者动态图来表示,否则可能在理解上会存在偏差,比如下图这种能形象标识三维空间的网状立体图:
所以用黑洞来称呼黑洞,是最恰当和最不恰当的!
要怎么样才能观测到黑洞?
的引力大到连光都无法逃脱,所以我们根本就无法从可见光波段直接看到黑洞,但黑洞这种超丧的特性仍然能让天文学家发现它,而这个始作俑者同样是让大家看不到的引力!
黑洞的吸积盘
因为黑洞的超强引力,所以它会形成一个巨大的尘埃吸积盘,除非它的周围啥都没有,因此只要观测它周围存在的巨大吸积盘即可!
当然在白矮星和中子星周围同样会存在吸积盘,但从理论上来看,黑洞的引力梯度递增完爆白矮星和中子星,因此两者因吸积盘物质被压缩后发射出来的电磁波段是有差异的,相比较而言黑洞的X射线更强,因此钱德拉硬X射线望远镜从原理上更能发现黑洞,硬X射线是能量比较高,波段比较短的X射线波段。
第一个黑洞天鹅座X-1和银心的黑洞Sgr A*黑洞就是这样被发现的,而且在2013年时还观测到了银心黑洞吞噬物质时形成的X射线耀斑!
钱德拉X射线太空望远镜发现的银心附近众多的X射线源来源:https://488wan.com/bkjj/202412-55.html
相对论性喷流
这是存在吸积盘的黑洞另一个特征,遥远的黑洞如果不是相对论性喷流对着地球,估计我们也很难检测到吸积盘发出的微弱辐射,相对论性喷流是中心星体吸积盘表面的磁场沿着星体自转轴的方向扭曲并向外发射,一般吸积盘两侧面都会形成向外发射的喷流。假如喷流的方向刚好朝向与地球,那么将能观测的强大的辐射来源:https://dbssx.com/bkjj/202412-4.html
M87的喷流
比如2019年4月10日成像的M87星系中心的黑洞,就有一条著名的相对论性喷流,那个喷流甚至比星系更为著名,很多M87的照片中都能隐约见到,这些喷流由电子、正电子和质子组成,是宇宙中速度最快的天体之一,但现在对它的具体成因,仍然有很大的争议。
引力透镜
引力透镜其实也是广相中预言的光线弯曲的无产品,它会形成类似透镜效应而放大在黑洞后方的天体,当然用这种方式来筛选黑洞是很难的,因为黑洞刚好经过后方存在天体时的机会并不多,而且其结构太小,所以造成的效应非常不明显!
黑洞经过银河系为背景的有趣现象,这就是引力透镜效应
不过整个星系的透镜效应就会来得更强一些,而且自从发现第一个引力透镜以来,天文学家已经在宇宙中发现大量的引力透镜效应,而且各个种类都有!
哈勃太空望远镜获得的21个强引力透镜候选者的图像数据。
引力波
引力波就是质量变化对时空产生的涟漪,而黑洞合并或者中子星合并等都能产生引力波,不过用它来观测黑洞存在或者单个黑洞那绝壁是一件超级困难的事情,但谁又能保证以后的技术可以达到这个水准呢?毕竟质量运动同样能产生引力波,只是我们现在难以观测而已!
霍金辐射
霍金辐射就只能呵呵了,这是以量子效应理论推测出的一种由黑洞散发出来的热辐射,物理学家史蒂芬?霍金在1974年时提出了这个概念,2008年6月NASA发射了GLAST卫星,专门寻找蒸发的黑洞中?射线的闪光,但到现在为止,霍金辐射依然没有被验证。
所以到现在为止,能?直接?看到黑洞的方式还是第一种,即吸积盘产生的两种效应,检测X射线辐射和相对论性喷流,但对于大部分黑洞并没那么强大的相对性喷流,因此还是以检测X射线辐射为主,辅以临近天体的扰动。
关于“时空扭曲是什么?”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!