卡诺循环与视界的温度

黑洞视界的温度,最早是由Bekenstein理想实验(即卡诺循环)定义的。以后又从Hawking辐射和温度格林函数的讨论得到支持。不同的方法得到同样的结果,是黑洞视界确实存在温度的可靠证明。我们在工作中,论证了在一类较一般的四维静态黎曼时空中不依赖于时间的视界面普遍会产生Hawking辐射,辐射温度正比于视界的表面重力k     

白洞,真的存在吗?

大多数人或许只听说过黑洞,但却很少有人知道白洞。听到"白洞"这个词,很容易将它与黑洞联系起来。现实生活中,我们认为"白"与"黑"互为反义词,那么,天文学中的黑洞与白洞也是相对的吗?答案当然是肯定的。我们都知道,黑洞是一个具有巨大胃口的宇宙"怪物",在它的史瓦西半径面上连光都无法逃脱,一旦物质掉落其中,就将永远消失在宇宙之中。正因为它的史瓦西半径内连光都无法逃脱,因此在任何地方看黑洞它始终都是黑色的,但是我们可以通过它产生的强大引力以及周围恒星的运动来判断是否存在黑洞,当然,利用"引力透镜"也能发现大型黑洞的存在。那么是否存在一个与黑洞性质相反的天体——白洞呢?     

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。     

科学信息

为了防止被蝙蝠的吞噬,有一些夜间飞行的昆虫在自身的演化过程中产生了一种特殊的能力,这种能力有助于它们的逃命。 2.黑洞及其有关的学说当物质在重力的特殊变化     

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。     

黑洞发现之路

<正>银心黑洞的首张图像让人兴奋。从理论推测黑洞的存在到拍摄黑洞图像,人类走过了几百年的——物理学家霍金认为,黑洞“比任何科幻作家幻想出来的东西还奇怪”。黑洞之所以如此奇怪,是因为黑洞内部有一个密度无穷大、体积无穷小的奇点,能让空间和时间彻底崩溃,从而产生人类无法理解的后果。1783年,英国科学家米歇尔提出,根据牛顿万有引力定律,宇宙中可能存在连光都能被永远束缚住的大质量天体。由于这种天体无法向外释放光线,米歇尔将其称为“暗星”。     

先有黑洞还是先有星系

黑洞和星系,到底先有哪一个?由于大多数星系的中心都有巨型黑洞,天文学家们想搞清这些宇宙巨物是不是产生星系的种源.然而,黑洞也具有巨大的破坏力,按照推理,它们也本应该阻碍星系的发展.于是,天文学家们做了一个判断--黑洞是首先存在的,在2009年美国天文学会年会的新闻发布会上,天文学家又描述了这个判断.专家们说,基于该判断的发现,将会使科学家们对星系的诞生有更加清晰的认识.     

撩开黑洞的面纱

天文学家察觉到宇宙间存在着黑洞，这些引人入胜的物体位置在许多星系（包括我们的银河系）的中心。研究者们为了推断它们的存在，必须依靠两种间接的论证路线。首先，在靠近星系中心，恒星运动得极快，以致除有一种巨大质量——大到相当于10亿个太阳——的引力拉住它们，否则它们就会飞走。具有如此大质量的东西，一定是极其紧密的，理论家认为除了黑洞别无选择。其次，许多星系中心和双星系统以极大的速率喷涌出辐射和物质，它们一定包含着一种产生能量的非常高效的机构。理论上说，最高效的可能机器就是黑洞。黑洞之所以成为如此高效的机…     

关联与黑洞信息丢失问题

霍金计算发现黑洞会发出热辐射.由于热辐射之间不存在关联,因此辐射粒子无法将信息携带出黑洞,伴随着霍金辐射,黑洞内部的物质信息逐渐丢失.量子力学幺正性要求信息守恒,黑洞信息丢失与量子力学幺正性存在明确的冲突,此即黑洞信息丢失之谜.霍金辐射之间是否存在关联是解决黑洞信息丢失问题的关键.霍金最初的计算中没有考虑辐射粒子的反冲,得到的辐射谱为纯热谱.后来, Parikh和Wilczek的计算表明,如果计入辐射粒子的反冲,则辐射谱可能会轻微地偏离热谱.本文首先介绍了Parikh和Wilczek使用包含辐射粒子反冲的量子隧穿方法得到的非热谱.其次,介绍了张保成等人在非热谱基础上证明黑洞辐射粒子之间存在关联,并且黑洞辐射过程信息守恒的工作.最后,介绍了黑洞辐射之间如何产生关联的一种可能的物理机制,黑洞辐射粒子之间的引力关联可以携带信息,使得黑洞辐射过程中信息守恒.     

黑洞热力学第零定律的恰当表述

通常认为,黑洞热力学第零定律是指“稳态黑洞视界面上的表面重力K是一个常数”。它相应于通常热力学中,处于热平衡的系统各点有相同的温度。然而,真正的热力学第零定律应该是指“热平衡具有传递性”。由此可以证明热力学系统存在一个表征热平衡状态的态函数——温度。“处于热平衡的物体,各点有相同的温度”只不过是热力学第零定律的一个推论。     

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.     

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。     

首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世

1905年和1916年爱因斯坦分别提出了狭义相对论和广义相对论,这不仅改变了人类对宇宙的认识而且还深深地影响了我们的日常生活,其中广义相对论一个著名的预言就是黑洞。目前,天文学家发现几乎每个星系中心都存在一个百万到百亿个太阳质量的巨型黑洞,而且每个星系中可能还存在上亿个恒星级黑洞。中等质量黑洞是否存在目前还不确定。黑洞存在的间接证据已经有很多,但人类更渴望直接看到黑洞的面目。黑洞虽然本身并不发光,但可以将吸积物质的引力能通过吸积盘变成辐射,从而被我们看到。北京时间2019年4月10日21时,事件视界望远镜项目在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿全球六大城市同步举行新闻发布会,公布人类获得的首张黑洞照片。这张照片摄自梅西耶87(M87)星系中心的黑洞,重约60亿太阳质量,距离地球5 600万光年,由全世界横跨几大洲近10台毫米波望远镜(或阵列)进行联网观测,项目团队包括来自中国科学院上海天文台等单位的10余名中国成员。可以说"人类首张黑洞照片"是继2016年发现引力波之后人们寻找到的爱因斯坦广义相对论最后一块缺失的拼图。本文还对未来中国在黑洞研究方面的重大项目做了简单介绍和展望。     

黑洞最终还是稳定的

弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)认为,黑洞最终实际上可能并不存在,这一看法在他的天文学界同行中很快地引起了反响。华盛顿大学的杰姆斯·巴丁(James Bardeen)已重新计算过黑洞方程。他的计算结果认为,蒂普勒所作的修正只不过产生很小的净效应,并未严重地影响黑洞的稳定性。     

银河系中央发现能量来自超级黑洞的巨大气泡

“黑洞”一直以来都非常吸引科学家及民众的研究和关注，在人们的认识中，“黑洞”的引力如此强大，就连光也不能逃脱出来。而美国天文学家日前宣布了一条消息，他们发现银河系中央分离出两个巨大的“气泡”，其中包含巨大能量，这些能量可能就来自银河系中心产生的超级黑洞。     

黑洞的指纹：拟正则模方法和意义

物理学家常说处于平衡状态的孤立黑洞是宇宙中最简单的客体,它们只依赖于质量、角动量和电荷3个物理参数。惠勒（J．Wheeler）将这个性质称为“无毛发定理”,中国学者有时戏谑地将其称为“三毛定理”。然而,宇宙中并不存在孤立的黑洞,无论是星系中心的黑洞还是其他黑洞,它们周围都复杂地分布着各种物质．     

自然信息

向证实黑洞的存在又前进了一步最近,加利福尼亚大学的一个研究小组提出了关于存在黑洞的新的有力证据。他们所收集到的证据排除了其他的可能性,使黑洞成为几乎是唯一可能的解释。科学家们指出,如果双星系统的一个成员是黑洞,它产生的巨大引力可以把它的伴星的气体吸引过来,并加速到极高的速度,从而发出X射线,这种X射线可能是证实黑     

科学之窗

科学之窗黑洞的形成美国弗吉尼亚大学的罗杰·谢韦莱（ＲｏｇｅｒＣｈｅｖａｌｉｅｒ）认为，黑洞的存在可能比我们的预料要多。他已经发现了一条新的产生黑洞的途径．按照传统的观念，只有当一颗比太阳质量大４０倍以上的星体萎缩并消亡后才有可能形成黑洞．由于这样的星...     

黑洞中或许存在生命体

黑洞在大多数人的心目中都可称得上是宇宙中最强大的“破坏分子”，其内部的环境恶劣到不适合任何生物居住。近日，来自俄罗斯科学院原子核研究所的一名宇宙学家却颠覆了黑洞在大家心目中的形象．发表了一套完全相反的理论．即超大黑洞的内部也许存有适宜人类居住的条件，甚至还表示，若超大黑洞中真有生物的存在，那么他们一定已经进化成宇宙星系中最先进的文明。