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.     

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.     

科学家发现首个中等质量黑洞

据美国杂志网站报道，迄今为止，天文学家仅发现两种质量各异的黑洞，一种是质量较小的黑洞，另一种则是超大质量的黑洞。长期以来科学家一直猜测介于两者之间的中等质量黑洞一定存在，但是极为罕见，因此直到现在他们才发现一个这种黑洞。     

人类首次探测到中子星-黑洞并合

<正>2020年1月5日,美国的地基激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, LIGO)探测到首例中子星-黑洞并合事件GW200105.这是继2015年9月14日探测到双黑洞并合引力波事件GW150914、2017年8月17日探测到双中子星并合事件GW170817之后,人类首次探测到中子星-黑洞并合事件(图1和2).     

前沿

正测黑洞质量新方法被发现超大质量黑洞是宇宙中最极端的物体,尽管天文学家已经有一些方法来间接获取黑洞的质量,但这些方法都有所局限。在一项新的研究中,来自美国的研究人员发现吸积盘发出的闪烁光芒可以揭示超大黑洞的质量。这一发现提供了一种用光学观测来了解超大黑洞质量的新方法,而且这种技术不仅适用于黑洞,也适用于某些小而致密的天体,如白矮星。     

科学之窗

中等质量黑洞被发现据美国《纽约时报》报道,美国天文学家发现了一种新类型的黑洞。科学家认为,新发现的这个体积中等的黑洞将能够最终为揭开宇宙中黑洞的形成之谜提供新的线索。 黑洞是一种密度极高的宇宙天体,每个星系里都有它的身影。天文学家之所以对黑洞感兴趣,是因为对黑洞的了解有助于揭开星系形成之谜。科学家早已经在大多数星系的中心发现了不少黑洞,其中一些属于庞大无比的重量级,其他的则属于不大起眼的轻量级,可是却没有中等大小的黑洞。一些天文学家怀疑,这其中一定还有一个环节没有被发现。最近,美国天文学家终于在…     

ω-变形Kaluza-Klein超引力的转动双荷黑洞解及其热力学

将转动带电的Rasheed-Larsen双荷黑洞解推广到?-变形的Kaluza-Klein超引力理论中,得到了新的?-变形的转动双荷黑洞精确解,并对其热力学性质进行了仔细地分析,发现除了在电磁规范势1-形式、电荷、磁荷、静电势和静磁势中需要同时作一个电磁对偶转动以外,?-变形参数对黑洞度规、质量、角动量、热力学第一定律和Smarr公式没有影响.     

白洞:宇宙的能量机器

白洞是黑洞的穷亲戚,它被大多数天体物理学家研忽视。然而,一种振荡器的新概念却对两者的作用平等相待。十五年来黑洞始终在天文学和天体物理学中占有中心地位。它们被用来解释范围广阔的种种宇宙现象,从轻得只有阿米巴原虫那样,即只有一亿分之一公斤(10~(-8)公斤)的“超微体”,到质量足有太阳十亿倍的“超重体”。相比之下,黑洞的对立面白洞却一直备受冷遇。然而,某些新看法能把这两种概念结合起来,并指出一种途径,使白洞具有同目前黑洞同等的重要作用。     

黑洞吸积

黑洞通常是因为聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。当吸积气体接近中央黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟显示：吸积黑洞经常出现的相对论喷流部分是由黑洞的自转所驱动的。     

一个星团,两个黑洞？

<正>宇宙中谁最"自私"?也许非黑洞莫属,它似乎永远不知道怎样与他人共存共生。不过,如今发现的两个黑洞却对此说"不"!黑洞是不台群的:它们不但从环绕的恒星那里吞噬气体,而且根据理论,它们还会将另外一个相对弱小的黑洞"赶"出自己的家园。然而令人意想不到的是,如今天文学家却在一个星团中,发现了两个独立的黑洞!非典型星团所有银河系中的星团都是很久以前形成的,短命的大型恒星死亡而变成了黑洞。这些黑洞的质量比星团内任何一颗仍然发光的恒星都要大,因此会下沉到星团的中心处。在那里,较为强大的黑洞会利用其巨大的引力将其他黑洞一一驱逐到偌大的星系空间,以保证在一个星团中只有一个黑洞系统。因此,人们长期以来的共识是,一个典型的球     

黑洞的"歌声"

黑洞一直被认为是星体命运的终点。当星体耗完最后一丝能量的时候,要么被撕裂,然后被别的星球“吞食”;要么浓缩成一个可怕的黑点经过它的一切物质和能量。黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,具有强大的引力。黑洞是看不见的,因为它的引力大得不让光发射出去,还可以让经过的光消失在它的黑洞里。从前,科学家只能通过测量黑点周围的环境来确认黑洞,认为直接测量黑洞是不可能的。然而,最近科学家却测到了黑洞的声音。黑洞是个天生的低音“歌手”,声音低得让人无法用耳朵去欣赏,只能用专用的仪器才能“听到”。最近,英国剑桥天文学研究所法比…     

认识黑洞边缘

最新的研究显示,黑洞也能成为明亮的辐射源——在吸积周围物质的过程中,当吸积盘中的气体盘旋着掉入黑洞时会释放出大量的引力能,这些辐射为我们认识黑洞边缘的秘密提供了一条途径。 黑洞的辐射主要来自吸积盘的热辐射。其中的幂律硬X射线是来自吸积盘的光子和吸积盘冕中热电子互相作用的结果。这一光谱已经在恒星质量黑洞中     

27亿光年外超大质量黑洞吞噬红巨星

美国宇航局观测到一个超大质量黑洞吞噬一颗红巨星的情景。这个超大质量黑洞潜伏在一个距地球27亿光年的星系中央。由于距离黑洞过近，不幸的红巨星被黑洞的巨大引力撕裂，最后走向死亡。这是科学家第一次观测到红巨星正在被黑洞吞噬的情景。     

黑洞附近的粒子生成

黑洞是从理论上推断其存在的一种奇异天体,其引力强大到任何物质包括光在内只要进入其范围就不能再脱离。黑洞不会发光,不可能直接观察到,但从理论上推断在其附近发生的量子力学过程,将引起粒子的自发生成,则可由观测来验证。黑洞的研究不仅是宇宙演化上的问题,也是对有关理论物理问题的探究与检验。下面介绍的两篇文章,一篇是从理论上探究黑洞,另一篇是从观察到的现象来推测是否黑洞。     

霍金受到挑战——黑洞又一说

黑洞也许是最神秘的天体,它的引力场是如此之强,以致万物落入其中,永无出洞之日,即使是光,也不例外。1974年,霍金发表了一篇“黑洞不黑”的著名文章,也即黑洞有所辐射(即霍金辐射,或谓黑洞蒸发),且黑洞最终将如阳光下的雪人,被完全蒸发掉,而消失于宇宙。此文一出,科学界为之震动,霍金也因此闻名于世。但20年来,物理学界对黑洞蒸发总感到别扭。若霍金辐射正确,那么过去、现在、将来之间的连接将被割断,而这正是物理学赖以建立的基     

黑洞的本质

什么是黑洞?这个问题颇难回答.对于普通大众来说,黑洞是一种在科幻题材中经常出现的奇怪天体.而对于相关的研究人员来说,黑洞是时空中连光都逃脱不出的区域,在宇宙中实实在在的存在.虽然认识的水平有所不同,但黑洞这个物理对象对他们来说都是神秘的,神秘到至今为止我们也不能够真正地理解它.如果人们再追问:黑洞的本质是什么?不同的人也许有不同的理解.甚至有时候从事黑洞物理研究的学者们所给出的答案也会大相径庭.本文不试图给出博人眼球的解答,而是倾向于告诉读者学术界关于这一问题的主流理解方式.     

浅说中等质量黑洞

 黑洞,这一宇宙中的神秘天体,按其质量大小,主要可分为恒星级黑洞、超大质量黑洞以及中等质量黑洞三大类,前 两类黑洞之普遍存在已为学界所公认。然而,人们对“中等质量黑洞”是否存在的问题则始终未达成共识。     

黑洞物理学综述

朱培豫同志《黑洞物理学综述》一文是篇综合性很强的文章,基本上概括了当前国际上有关黑洞研究的成果.     

已知最古老的隐身黑洞

<正>一个国际天文学家团队通过钱德拉X射线天文台(CXO)在早期宇宙中发现了一个黑洞,它被气体所覆盖,是迄今发现的距离最远的黑洞,诞生于大爆炸后8亿年,距今约130亿年。这是人们在早期宇宙中发现的首个被气体隐藏的黑洞。研究人员认为,诞生于宇宙早期的黑洞可能很多都很隐蔽,未被发现,对其进行深入研究有助于揭示黑洞的生长历程。     

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