黑洞的吸积过程

正黑洞在宇宙中是普遍存在的。观测表明,宇宙中大部分星系中心都存在一个质量在几十万到几十亿倍的太阳质量的超大质量黑洞,而每个星系中都存在几千万个恒星级质量的黑洞。黑洞吸积是指黑洞周围的气体在黑洞引力的作用下向黑洞下落的物理过程。这一过程会释放出很强的辐射,并伴随着物质外流。现代天体物理的许多重要分支都是以黑洞吸积作为其理论基础的,包括活动星系核、伽玛射线暴、黑洞X     

Vaidya-Bonner黑洞的瞬时辐出度

利用Vaidya--Bonner黑洞视界面附近的熵密度，导出黑洞的瞬时辐出度，得到了任一时刻黑洞的瞬时辐出度总是正比于黑洞视界温度的四次方的结论。导出的广义Stefan—Boltzmann系数不再是一个恒量，而是一个与黑洞视界的变化率、黑洞视界面附近的时空度规及黑洞的吸收与辐射系数有关的一个动比例系数。揭示了黑洞周围的引力场与其热辐射之间存在着必然的内在联系。     

变加速直线运动带电黑洞的瞬时辐出度

利用变加速直线运动带电黑洞视界面附近的熵密度,导出黑洞的瞬时辐出度,得到了任一时刻黑洞沿某一方向的瞬时辐出度总是正比于在该方向上黑洞视界温度4次方的结论。导出的广义Stefan-Boltnnann系数不再是一个恒量,而是一个与黑洞视界的变化率、黑洞视界面附近的时空度规及黑洞的吸收与辐射系数有关的一个动比例系数。揭示了黑洞周围的引力场与其热辐射之间存在着必然的内在联系。     

起源于引力场的Vaidya-Bonner-de Sitter黑洞的瞬时辐出度

利用Vaidya-Bonner-de S itter黑洞视界面附近的熵密度,导出黑洞的瞬时辐出度,得到了任一时刻黑洞的瞬时辐出度总是正比于黑洞视界温度四次方的结论。导出的广义Stefan-Boltzm ann系数不再是一个恒量,而是一个与黑洞视界的变化率、黑洞视界面附近的时空度规及黑洞的吸收与辐射系数有关的一个动比例系数,揭示了黑洞周围的引力场与其热辐射之间存在着必然的内在联系。     

轴对称动态黑洞的性质

讨论了一种轴对称动态黑洞的性质.这种黑洞的事件视界、表观视界和类时极限面均不再重合.当黑洞质量减小时,外能层变厚,辐射温度也发生变化.     

Schwarzschild黑洞的广义Stefan-Boltzmann定律

利用黑洞视界面附近的熵密度,得到了黑洞的辐射能通量总是正比于黑洞视界温度四次方的结论,即黑洞的热辐射总是满足广义Stefan-Boltzmann定律。导出的广义Stefan-Boltzmann系数不再是一个恒量,当截断距离以及薄膜厚度选定后,它是一个与黑洞的质量、黑洞视界面附近的时空度规以及辐射粒子的种类有关的比例系数。得到了当截断距离和薄膜厚度取定后,距Schwarzschild黑洞遥远的观测者所接收到的辐射能通量与薄层膜内辐射粒子沿径向的平均泻流速率成正比,与观测者到黑洞之间的距离的平方成反比。     

黑洞摄影师

<正>大事件回顾:2019年4月10日,事件视界望远镜(EHT)团队的研究人员公布了有史以来第一张黑洞照片。为了给这位最神秘的宇宙"先生"拍照,有十多位特殊"摄影师"参与其中,"他们"来自世界各地,有的住在人迹罕至的沙漠,有的住在天寒地冻的南极。给黑洞拍照的"摄影师"其实是天文望远镜。黑洞非常狡猾,就像一个故意跟我们捉迷藏的家伙,它连一点可见光都不发出来。但是,黑洞特别贪吃,它巨大的引力会把周围空间的东西统统吸进肚子里。掉入黑洞的物质因为摩擦而发热,从而发出辐射。在非常灵敏的天文望远镜的帮助下,就可以探测到这些辐射,并最终合成一张黑洞的"写真"。     

任意加速带电动态黑洞的广义Stefan-Boltzmann定律

利用任意加速带电动态黑洞视界面附近子系统的熵,导出黑洞的瞬时辐出度,得到了任一时刻黑洞沿某一方向的瞬时辐出度总是正比于在该方向上黑洞视界温度的四次方的结论.导出的广义Stefan-Boltzmann系数是一个与黑洞视界的变化率、黑洞视界面附近的时空度规及黑洞的吸收与辐射系数有关的动比例系数.     

黑洞强引力场中恒星和吸积盘的光学表现

近十几年来,由于观测手段的长足进步,许多高能天体物理现象接连发现,从而开创了天体物理的新领域。为了解释这些高能天体物理现象,提出了各种各样学说,黑洞理论就是其中极重要的一个。利用黑洞来解释某些天体现象的模型,虽然很多,但是这些都还只能看作是一些假说而已,因为关于存在黑洞的预言,至今向未能被观测最终证实,因此当今天文学的一个最迫切的问题就是寻找黑洞。从许多事实可以间接推断出黑洞可能是存在于甚至大量存在于宇宙中的一种天体,例如维里定理和运动数据所算出的星团、星系以及星系团的动力学质量一般比由光学观测所推算的质量大,其中不能被光学观测所记录的物质中就可能有黑洞。再如,E型星系的质光比要     

任意加速运动黑洞的温度和熵

采用Tortoise坐标变换,约化视界面附近Klein-Gorden方程,得到黑洞的Hawking温度.用薄膜brick-wall模型,通过选择适当的截断因子和薄层厚度,在视界面附近薄层上的熵就是黑洞的熵,结果表明黑洞熵与视界面积成正比.     

黑洞视界面积定理

从满足Nernst定理的黑洞熵与视界面积的关系得出黑洞视界面积定理:满足Nernst定理的黑洞熵与其全面积成正比;对于单视界黑洞,其全面积即视界面积;对于双视界黑洞,其全面积为内、外视界面积的代数和;黑洞具有物理意义的视界不多于两个。     

用brick-wall方法计算黑洞熵的再讨论

在薄层模型brick-wall方法的基础上，进一步研究了黑洞熵的计算，发现黑洞熵来源于其视界面上每一个面元的贡献，熵与视界面积正正比，不但适用于整个黑洞，也适用于黑洞视界的局部，这一思想不但可以用于计算表面各点温度不同的动态黑洞的熵，而且使得人们对黑洞熵与视界面积关系的认识更加深入了一步。     

ZPS黑洞的几何结构与热力学性质

本文研究了球对称Zero Pressure Schwarzschild (ZPS)黑洞的时空结构和热力学性质. ZPS黑洞有两个黑洞视界或单一黑洞视界.非极端ZPS黑洞的视界半径依赖参数a的选择,极端ZPS黑洞有与史瓦西黑洞相同的质量和半径.对于存在两个视界的情况,本文给出了ZPS黑洞的几何结构.球对称ZPS时空中流体的能量密度反比于r~3.以ZPS黑洞视界作为边界的系统满足热力学第一定律.在黑洞视界改变的过程中,黑洞能量的增加量包括黑洞质量的增加量和其他形式能量的增加量.在参数a保持不变的情况下,计算了ZPS黑洞外视界和内视界的热容.在a_1a 2范围内(a_1≈1.74), ZPS黑洞外视界的热容取正值.因此, ZPS黑洞的外视界能够处于稳定的热平衡状态.通过考虑非极端ZPS黑洞的左系统和右系统,研究了黑洞热力学第三定律的问题.在ZPS黑洞热力学第三定律的表述中,强调黑洞的左系统满足能斯特定理.     

水母星系喂养大质量黑洞

<正>在宇宙中,几乎所有的星系中央都有一个巨大的黑洞。但奇怪的是,仅有极少数的黑洞处于活跃状态,绝大部分黑洞既不进食,也不发光。近日,ESO的甚大望远镜在多个水母星系中央观测到活跃的黑洞(星系核),并揭开了这些黑洞进食的秘密。该研究于2017年8月16日发表在Nature上。当一个星系快速穿过致密的星系团时,其中的一些气体被冲压剥离,形成长长的"触手"。水母星系正是因其延     

动态黑洞视界面附近的熵密度

利用带有电荷与磁荷的直线加速动态黑洞的熵密度,得到了任一时刻黑洞视界面附近沿某一方位角的熵密度总是正比于该处视界温度的三次方的结论.发现直线加速动态黑洞视界面附近的熵密度不仅与时间有关,而且与方位角有关.     

动态黑洞视界面附近的熵密度

利用带有电荷与磁荷的直线加速动态黑洞的熵密度，得到了任一时刻黑洞视界面附近沿某一方位角的熵密度总是正比于该处视界温度的三次方的结论．发现直线加速动态黑洞视界面附近的熵密度不仅与时间有关，而且与方位角有关．     

动态黑洞视界面附近熵密度的讨论

利用带有电荷与磁荷的直线加速动态黑洞的熵密度，得到了任一时刻黑洞视界面附近沿某一方位角的熵密度总是正比于该处视界温度的三次方的结论。发现直线加速动态黑洞视界面附近的熵密度不仅与时间有关，而且与方位角有关。     

宇宙中的双黑洞

在星系形成的等级结构模型中,亚星系的结构先形成,之后再不断地通过并合形成越来越大的星系.伴随着星系的并合,星系中心的大质量黑洞也不断经历并合.在富气体星系的并合过程中,气体落入星系的中心,可能触发恒星的形成和黑洞的吸积.黑洞不断通过并合和气体吸积,从小到大形成现在观测到的在不同红移处的超大质量黑洞,因此,在星系的演化过程中,不同红移处必然存在很多大质量黑洞双体系统,甚至三体系统.本文将主要对宇宙中大质量双黑洞的观测和理论做一个简要的评述.美国升级后的激光干涉引力波天文台宣称首次直接探测到了引力波,该引力波源为几十倍太阳质量黑洞双星的并合.这么大质量的致密双黑洞是如何形成的?它们的并合率为什么这么高?本文也会简单提及恒星级双黑洞的形成和演化模型.     

“吸”到黑洞里的物质去哪儿了？

爱因斯坦的广义相对论预言的黑洞，本质是包含了时空奇点的一个区域。黑洞有一个“界面”，即事件视界，物体要通过事件视界后才能进入黑洞内部，被黑洞“吸”入。在物质通过事件视界进入黑洞之前，在被黑洞吸积的过程中，一部分能量会转化为多波段的辐射。     

稳态黑洞是处于全无界能谱中的系统

对稳态黑洞能谱的基本特征进行了研究．研究表明稳态黑洞是处于全无界能谱中的系统．在其外视界之外正、负能谱之间禁带能隙消失在外视界面上．在外视之外，黑体辐射系统或正能谱系统易于激发；反之，根据Landau的负能谱理论，在外视界之内负能谱系统易于激发．因此，黑洞的外视界是正、负能谱系统的交接面，在黑洞外视界以外黑洞显示为正能谱系统，而在黑洞外视界以内黑洞又显示为负能谱系统．有鉴于此，我们提出了一个判据，利用这个判据可以很容易地确定黑洞的热力学类型．