隧道效应影响下的量子黑洞面积谱

在Shahar Hod对黑洞量子化面积谱研究的启发下, 考虑量子化黑洞在辐射过程中的隧道效应, 利用量子统计的方法计算出黑洞熵, 再结合黑洞熵与面积的关系, 重新求得了史瓦西黑洞背景下量子化黑洞面积谱的表达式. 该表达式与Hod基于玻尔对应原理提出的涉及到渐近准正则模的方法求得的结果比较接近.     

黑洞与量子引力

黑洞(这一奇异的宇宙真空吸尘器,通常是当恒星体积坍缩到无限小,密度无限大时形成的)多年来一直是天文学家们所认识的最简单而同时又是最混乱的天体。说其简单,是为其性质仅是由质量、电荷及角动量这三个量决定的。说其混乱,是因其具有比宇宙中任何已知天体都高的熵(内在混乱的统计量)。从七十年代初以来,科学家们对黑洞熵的物理意义一直感到迷惑不解,当时剑桥天体物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)确认:既然黑洞辐射出     

Blandford-Znajek效应对活动星系核中心黑洞热力学演化的影响

黑洞和普通热力学系统有许多相似之处,同样存在热力学四定律,但黑洞的热力学第三定律(即不可能通过有限的物理过程使黑洞的表面温度降为零)却被认为缺乏严格论证,对于一个普通热力学系统,由Nernst定理知道,系统温度T→0时,等温过程的熵变δS→0,S(T=0,y)为常数,与系统的状态参量y无关,而对转动的Kerr黑洞,其表面温度T→0时,S却与黑洞的状态参量有关,似乎总能通过有限步骤的等温、绝热等过程实现T=0,从而违反热力学第三定律,天体物理中Bardeen的薄盘吸积与Abramowicz和Lasota的厚盘吸积过程就是迄今认识到的黑洞热力学第三定律的两个难题.     

恒星级黑洞的搜寻与研究进展

迄今为止,银河系内发现的约20颗恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星物质所发出的X射线来识别.若黑洞的X射线辐射低于望远镜探测极限,人们仍可以通过监测伴星的视向运动来发现黑洞.我们利用LAMOST望远镜对银河系的一颗B型恒星进行速度测量,发现它在围绕一颗不可见天体——大质量恒星级黑洞做周期性运动.这是国际上利用视向速度监测发现黑洞的一次成功实践.尽管引力波探测实验已经发现相似质量的恒星级黑洞,但在富金属环境中形成如此大质量的黑洞对目前的恒星演化理论形成了巨大的挑战.本文介绍了恒星级黑洞的几种探测方法,并对近些年国内外搜寻黑洞所做的努力进行了回顾,最后对未来利用视向速度监测方法和天体测量方法寻找黑洞进行了展望.     

Kerr-Newman-Kasuya时空中荷电荷磁Dirac粒子的Hawking辐射与内禀奇异区的热辐射

把磁单极子概念应用到黑洞理论中,得出了双子黑洞,即Kerr-Newman-Kasuya黑洞,对双子黑洞的量子效应已有了一些讨论。在本文中,我们讨论了任意Kerr-Newman-Kasuya黑洞视界曲面上荷电荷磁Dirac粒子的Hawking辐射与内禀奇异区的热辐射,利用对称零标架技巧,计算了旋系数,导出了Dirac方程,并在视界曲面附     

银河系中心的黑洞群

<正>科学家们预测在银河系中心存在数以万计的黑洞,这些黑洞的存在可能会对天体物理学产生深远的影响……长期以来,天文学家预测在银河系的中心潜藏着一群黑洞。如今,他们第一次发现了这些黑洞。科学家们了解到,在星系中心有一个质量超大的黑洞,它比太阳大数百万倍,周围簇拥着质量不等的较小黑洞。在巨大引力的作用下,普通恒星及其塌缩后产生的残骸——中子星和白矮星等     

黑洞信息佯谬：落入黑洞的信息丢失了吗？

黑洞信息佯谬自提出至今已困扰理论物理学家近50年。揭秘黑洞信息佯谬是研究量子引力理论的一个重要途径。最近,物理学家在半经典引力理论下给出了黑洞蒸发过程的佩奇曲线,这表明在黑洞蒸发过程中确实释放了信息,从而证实无任何的信息丢失,这也宣告着黑洞信息问题的解决。文章以时间顺序来介绍黑洞信息佯谬研究的历史和现状。     

黑洞热力学

黑洞物理学是一门新兴学科.1970年以前,黑洞物理学主要研究黑洞的运动学和动力学.1970年起,霍金(S.W.Hawking)、贝肯斯坦(J.D.Bekenstein)等在黑洞物理学中引进热力学,不久,霍金等又在黑洞物理学中引进量子力学和量子场论.这些年来,由于许多人的大量而出色的工作,形成了黑洞热力学和黑洞量子力学这两个分支.黑洞热力学和黑洞量子力学是现代黑洞物理学的主要组成部分,它们的历史还不到十年.本文试图对黑洞热力学作一概要的介绍.     

《星际穿越》: 一部精彩的太空史诗

2019年4月10日,一张仅有十个像素大小的照片吸引了全世界的目光,这是人类历史上第一次拍摄到的黑洞照片,它不仅直接帮助我们确认了黑洞的存在,而且也再一次验证了爱因斯坦相对论的正确性. 在这张照片问世之前,各式各样的黑洞图片充斥在我们的生活中,实际上,它们是人们对黑洞的遐想与艺术加工.而电影《星际穿越》中的黑洞,除了必要的影视艺术加工外,最大程度上模拟还原了真实的黑洞.导演诺兰特别邀请了物理学家基普·索恩担任科学顾问.作为黑洞和广义相对论领域最杰出的物理学家之一,基普·索恩曾在2017年获得诺贝尔物理学奖.     

揭秘银河系中心的超级黑洞

黑洞是什么？有人称，黑洞是“用神秘包裹起来的谜中谜”。其实，黑洞就是天体爆炸后的残留物，如此命名是因为即使光也无法逃脱其引力。现在，天文学家已经知道黑洞遍布整个宇宙，而且还在包括我们所处的银河系在内的各星系中心发现了最大的黑洞——超大质量黑洞。这些“超级黑洞”的质量超过太阳质量10亿倍甚至更多。     

流浪黑洞

在科幻大片《星际穿越》中,男女主角前往黑洞附近的某颗行星,并在那里待了 1小时,而在一个距离黑洞遥远的世界上此时已经过了十多年.黑洞会让时间变慢是有科学依据的.科学家惊奇地发现,有时,当黑洞互相靠近并彼此碰撞时,竟然会创生能够在太空中游走的黑洞——"流浪黑洞".黑洞碰撞看似稀奇,但我们所处的银河系将与室女星系在40亿年...     

黑洞热力学:起源、拓展及其理论结构

<正>20世纪70年代,贝肯斯坦(Bekenstein J D)思考了这样一个科学问题:当你把一杯热茶扔进一个黑洞(图1),宇宙中的熵是否会减少?这个问题来自他与他的博士生导师惠勒(Wheeler J A)的一场对话,看似简单却直击要害.熵是热力学中的概念,也是无序度的体现.人们从日常生活中早已知晓,一个孤立系统的熵总是有随时间自发增加的趋势.比如,口袋里的手机线很快就会盘成一团,空气中的一团烟雾很快会扩散到整个房间.     

前沿

正黑洞吸积流风存在的直接观测证据被发现中国科学家发现了黑洞吸积流中存在风的直接观测证据。宇宙中几乎所有星系中心都存在一个超大质量黑洞,黑洞周围的气体在黑洞引力的作用下朝黑洞下落,形成黑洞吸积盘。吸积盘会发出强烈的辐射和物质外流,人类首张黑洞照片中拍到的辐射就是源于吸积盘。黑洞吸积是研究活动星系核、伽马射线暴等重要高能天体物理现象的理论基础。     

变加速直线运动黑洞的非热辐射

本文研究了作变加速直线运动的蒸发黑洞的非热辐射。利用弯曲时空中的Hamilton-Jacobi方程,计算出了Dirac正负能级的精确表达式,在视界附近出现了正负能级交错,这种交错会导致自发辐射的产生。黑洞的加速度和黑洞表面的电磁势是产生能级交错和非热辐射的根源。黑洞的蒸发也会对能级分布及非热辐射产生影响。值得注意的是,对于变加速直线运动的蒸发黑洞,非热辐射的频率范围与极角有关,这是不同于稳态黑洞的一个特点。     

黑洞旋转?根本停不下来

<正>我们暂且将霍金口中的"灰洞"称为黑洞吧!黑洞是宇宙中的异类,即使是光都无法逃脱其引力的控制。但除此之外,我们对黑洞还有多少认知呢?近日,英国科学家对名为NGC 1365的黑洞进行了速度测验,测验结果相当惊人:这个黑洞正以84%的光速进行旋转,这已经达到了黑洞旋转的速度上限。在黑洞形成之前,前身星来自星云演     

事件视界望远镜对近邻星系M87中心超大质量黑洞的成像观测

<正>2019年4月10日21时,天文学家公布了人类首次拍摄到的近邻椭圆星系M87中心黑洞在1.3 mm波段的成像观测结果,看到黑洞视界的阴影,直接证明了黑洞的存在.黑洞是广义相对论关于时空和引力理论的伟大理论预言.直接证明黑洞的存在,不仅可以检验广义相对论的正确性,而且可以研究黑洞强引力场中的物理过程,解释相应的天文现象.黑洞与其他天体最本质的区别是它存在事件视界.事件视界是黑洞周围弯曲时空中的一个单向的、与外部观     

最大宇宙黑洞

最近,日本和芬兰的科学家发现了迄今为止质量最大的宇宙黑洞。该黑洞的质量是太阳的180亿倍,比之前发现的最大质量的黑洞还要大6倍。在这个黑洞周围还有一个较小质量的黑洞高速环绕旋转。     

原初密度扰动与原初黑洞

在宇宙早期形成的黑洞被称为原初黑洞.原初黑洞反映了宇宙早期的结构,研究原初黑洞将加深我们对早期宇宙演化规律的理解.同时,将有关原初黑洞的理论计算结果和相关观测数据进行比较,可以有效地对相关理论模型加以限制.因此原初黑洞在理论和观测两方面都具有重要的研究价值.形成原初黑洞的机制有多种,本文将主要介绍大幅度密度扰动产生原初黑洞的机制."Carr-Hawking"塌缩模型被相关文献广泛采用.该塌缩模型认为原初黑洞的质量近似等于塌缩区域进入视界时的视界质量.但是,近年的数值计算结果表明临界塌缩模型更加合理可靠.在临界塌缩模型中,原初黑洞的质量应由临界质量关系给出.本文首先介绍大幅度密度扰动塌缩形成原初黑洞的一些基本概念:原初黑洞的形成条件、原初黑洞的质量、形成时间及其寿命等;然后介绍原初黑洞丰度的计算以及如何从暴涨模型的结果计算原初黑洞的丰度.     

黑洞的内禀角动量

在此以前,人们认为黑洞的角动量就是经典意义下的角动量。如果角速度为零,那么角动量肯定为零。但是最近发现了一些稳态轴对称的非Kerr黑洞,文献[4,5]讨论了它们的角动量性质。结果表明这类黑洞的角速度虽然等于零,但其角动量不为零。这是与传统的关于黑洞角动量的认识相悖的,于是文献[4,5]提出黑洞存在一种新形式的内禀的角动量。本文对轴对称黑洞的角动量的一般形式进行了探讨,发现角动量确实可以分为两个部分,其中一部     

双子黑洞的量子效应

Kasuya最近研究了含有磁单极或双子的引力场,得到Kerr-Newman型时空中的双子解(Kerr-Newman-Kasuya解)。此解可以描述含有四个参量(质量M,角动量J,电荷Q和磁荷φ)的黑洞,即,比Kerr-Newman黑洞更为一般的K-N-K黑洞(双子黑洞)。我们将指出,在考虑量子效应的情况下,这种黑洞也是热的,也要产生热辐射和非热辐射,甚至可以辐射磁单