大质量天体会使时空弯曲,那天体内部及表面的时空是怎样的?

<正>A:根据广义相对论,质量会使时空弯曲,因此不论是在天体的内部还是外部,时空都会由于天体质量的影响而弯曲。但是对于不同的天体,其内部与外部的时空弯曲方式会有一定的不同,原则上都可使用广义相对论的引力方程求解。时空的弯曲程度由"度规"来描述。如果将天体看作是球对称的,那么其外部真空中的时空弯曲由史瓦西度规来表示。对于像黑洞这种特殊的天体,由于其质量都坍缩到了奇点,因此严格来说没有内外之分;但是对于黑洞来说,由于视界内的事件无法被观测到,而视界的大小可由史瓦西半径近似得到,因此史瓦西半径可以被看作是黑洞的"表面"。在史瓦西半径这个表面以内,真空球对称这个条件依然满足,所以其时空弯曲还是由史瓦西度规描述,在此半径内时空     

万有斥力及天体浮力原理概述

通过万有斥力原理阐述了太阳系天体运动的本质,并以万有斥力为基础建立了天体浮力原理。天体浮力原理揭示了天体量子化轨道半径、天体半径、质量、密度等相互之间的关系。论述立足于理论与实际相结合,通过对太阳系天体运动进行的大量验证,证明万有斥力及天体浮力原理是客观的量化理论。从而为客观认识天体运动的本质和掌握天体运动的规律提供了可能。     

史瓦西黑洞的光子层

建立了光子在史瓦西场中的动力学方程之后，推导出光子层的半径ｒｐ＝３ＧＭ／ｃ＾２并讨论了光子层的某些特征。     

对银河系中心超大质量黑洞候选体Sgr A*的VLBI观测研究

位于银河系中央的极其致密的非热射电源Sagittari8us A^*（Sgr A^*），被公认为最佳的超大质量黑洞候选体，其质量约为400万个太阳质量。甚长基线干涉测量（BLBI）技术以其独有的高空间分辩率为我们提供了唯一可以探讨Sgr A^*位于几个史瓦西（Schwarzschild）半径区域内天体物理性质的手段。介绍了对 Sgr A^*的VLBI研究现状和最新进展，着重论述了毫米波和亚毫米波VLBI观测对研究Sgr A^*的辐射区域的真实形状和大小，以及探索其结构随时间变化的重要性。Sgr A^*无疑是检验广义相对论将就的亚亮米波VLBI实验的最佳目标。     

准静态史瓦西黑洞的蒸发

研究了准静态史瓦西黑洞的热辐射，在准静态过程中，史瓦西黑洞的视界面分裂为２个，因此所采用的乌龟坐标变换和解析延拓方法，不同于超臆受丁顿坐标描述的动态黑洞，准静态史瓦西黑洞的霍金辐射温度可以回到熟知的静态情况。     

NHN理论和荷磁天体的坍缩

本文计算了在静态球对称 NHN 场和电磁场的复合场中一个中性试验粒子的加速度,结果表明,作为场源的荷磁天体有一个最小半径 r_o=GM+(?),即含有大量磁单极的天体可能不会坍缩成为黑洞。     

活动星系核吸积盘辐射的研究

在标准吸积盘辐射模型的基础上,考虑了不同的质量吸积率、不同的无量纲旋转参数a(中心黑洞为克尔黑洞)、最小稳定轨道半径处存在的约束(产生一个矩)和吸积盘表面磁场的存在(喷流辐射与吸积盘辐射之间存在一定的耦合)对吸积盘辐射的影响。结果表明,中心黑洞为正旋转的克尔黑洞比史瓦西黑洞辐射的峰值及峰值频率大,负旋转的克尔黑洞比史瓦西黑洞辐射的峰值及峰值频率小,质量吸积率越大峰值和峰值频率变大,无量纲黑洞旋转参数a越大峰值与峰值频率越大,喷流辐射能量和吸积盘辐射能量之比越大峰值和峰值频率越小,辐射效率越大峰值和峰值频率越大。     

引力场的高斯定理及应用

通过考虑引力子的自旋,重新给出了引力场的高斯定理.由高斯定理出发,得到了球对称引力场的引力势和引力势能的计算式.对于物质密度为E指数的情况,计算了球对称天体的引力势和引力势能.在特殊情况下,研究了球对称天体的质量和引力势能与天体半径的关系.     

球面引力波的精确解

场源物体以角速度Ω自转时,拖动外场时空产生运动.在黎曼空间内察看旋转坐标系的线元,即Papapetrou线元,其度规函数不但跟空间坐标(Z、ρ)有关,还跟时间坐标(t)有关.再考虑谐和坐标条件,爱因斯坦场方程Rμυ=0被变形为带有度规函数的新场方程 fgμυfμυ-gμυfμfυ f4ρ-2gμυωμωυ ω-1ρgμυ(f2ρ-1ωμ)υ=0.对时间宗量引进新的变换,球面引力波是新方程的0阶精确解.波函数表示:场源转动物质塌缩后变为旋转黑洞,黑洞视界存在周期性径向脉动,脉动振幅收敛于奇点,最远扩散至黑洞边界r=2 GM/(kc2),小于史瓦西半径;黑洞旋转减慢趋于静止时,0阶球面波解的静场极限跟史瓦西解趋同.     

发现类似太阳系的天体系统

由日本、新西兰等11个国家的专家组成的国际联合观测研究小组日前发表报告称,他们发现了两颗气态行星围绕一颗恒星运行的天体系统,在迄今发现的天体系统中。该系统结构与太阳系最为相似。研究发现,该恒星的质量和两颗行星的轨道半径及其质量,恰好相当于太阳、木星和土星三者的质量与轨道关系同比缩小约一半。参与研究的日本名古屋大学教授伊藤好孝等认为宇宙中与太阳系相似的天体系统并不罕见．这或许将成为探索太阳系外行星的线索。     

黑洞能量提取率极限的初步探讨

原始彭若斯过程从旋转黑洞中提取能量的提取率极限为29.0%,两个史瓦西黑洞并合形成新的史瓦西黑洞而释放能量的极限也是初始能量的29.0%。文章在回顾这两种从黑洞中提取能量机制的基础上,探索提高黑洞能量提取率的方案。考虑两个克尔黑洞碰撞过程,得到了能量提取率的一般表达式,给出了当■时的一级近似解,并发现可提取能量的最大提取率发生在a=M_0,即在极端克尔黑洞碰撞的情况下,其提取率为50.0%。此外,考虑3个史瓦西黑洞的并合过程,根据黑洞面积不减定理计算表明,当3个史瓦西黑洞质量相同时,能量提取率达极大值42.3%。这两种方案的能量提取率极限均高于传统的29.0%。     

水星近日点进动的广义相对论证明

用史瓦西度规详尽地推导了太阳引力场,用广义相对论解释了水星近日点的进动。     

奇特原子核电荷半径的理论研究进展

电荷半径是描述原子核基本性质的可观测量之一,对于奇特原子核电荷半径的精确描述是核物理实验和理论研究的前沿课题．影响原子核电荷半径大小的因素有很多,例如形变、对关联、壳闭合效应等,因此需要发展一个统一的理论模型．对于奇特原子核电荷半径的精确描述,一方面可以更深层次地揭示核子-核子有效相互作用,对理论模型参数进行约束;另一方面,可靠的电荷半径数值作为输入参量,对核天体演化研究具有重要意义．本文简要介绍关于奇特原子核电荷半径的理论研究进展,分析了不同理论模型对电荷半径的壳效应和奇偶效应的描述;结合Ca和Rb同位素链电荷半径的变化趋势,分析指出中子-质子关联和自旋-轨道相互作用在精确描述原子核电荷半径中起到了很重要的作用．      

行星轨道的相对论方程

应用Hamilton原理,找到引力场中自由粒子的拉格朗日函数,同时考虑史瓦西度规和拉格朗日方程,推导出行星绕太阳运动的轨道方程。     

史瓦西黑洞外中微子主导吸积盘的质量

选取2005年1月—2016年12月期间具有X射线余辉观测的16个γ射线暴的短暴数据样本,估算史瓦西黑洞外中微子主导吸积盘的质量,发现大部分盘的质量远大于模拟的最大值。这个结果表明,短暴要求更大质量的吸积盘,即史瓦西黑洞的吸积不足以提供多数短暴能量,短暴爆发所需要的能量可能需要黑洞的自旋或其他的电磁动力学过程来提供。     

时空量子结构的非交换几何方法

近年来,我们利用流形到高维平坦空间中的等距嵌入,与合作者一起系统发展了非交换微分几何理论。应用该理论我们构造了非交换广义相对论,希望以此来刻画时空在普朗克尺度下的本质结构特征。我们仔细研究了一些非交换时空的例子,包括量子平面引力波、量子史瓦西和史瓦西-德西特时空以及有关引力塌缩的量子托密度量。这里我们对所述理论和应用给出一个简短的综述。     

多维大史瓦西-反德希特黑洞的贝肯斯坦-霍金熵量子谱

采用Kunstatter的量子化方案,结合Maggiore对黑洞似正规模的物理解释,利用多维大史瓦西一反德希特黑洞的3种不同的渐近似正规模讨论了此黑洞的贝肯斯坦-霍金熵量子谱。结果表明,从不同的似正规模所得的熵量子谱是不同的,从快衰减似正规模所得的熵谱与Maggiore讨论史瓦西黑洞量子化时所得的结果和贝肯斯坦的结果一致,其他2种似正规模所得的结果依赖于时空的维度。     

水星近日点的进动

本文根据广义相对论,采用史瓦西度规,对水星近日点的进动值作了理论上的计算,并对结果做了讨论.     

火星和地球上山峰最高高度及其差异研究

火星的半径只有地球半径的一半多一点,而火星的最高峰奥林匹斯山比地球的最高峰珠穆朗玛峰的两倍还高,火星上还有不少比珠峰还要高得多的山峰.为解释这种与天体尺度不成比例的山峰或凸起的出现原因,建立了一个山峰的应力模型,发现影响山峰高度的主要因素是重力加速度.越是小的天体,它的表面重力加速度越小,表面的凸起就越显著.同一模型亦较好地估算出与实际相近的地球最深海沟的深度.     

天才史瓦西

<正>因为《星际穿越》,"黑洞"再次成为了公众关注的热点。不过,要聊起黑洞的话题,"史瓦西"可是怎么也绕不过去的一个名字哟。1915年,爱因斯坦提出了著名的"爱因斯坦场方程"(Einstein field equations,EFE,也叫"爱因斯坦方程"),描述了物质和能量所导致的时空弯曲。他认为,这个方程只有近似解。可是他万万没想到,居然就有人能给出精确解!这个人,就是卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)。