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?     

黑洞与黑洞“不黑”

18世纪末,随着物理学和天文学的发展,科学家们从理论上提出了黑洞概念。黑洞立刻显示出巨大魅力,历经大约两个世纪,人们对它的兴趣始终不减。这里,我们主要对黑洞"黑"与"不黑"方面的物理内涵及存在黑洞的有关证据做进一步的探讨。一、黑洞的概念1783年,英国一位业余天文爱好者迈克尔给卡文迪许写了一封信。在信中,他根据牛顿引力推测:一个直径比太阳大500倍,密度和太阳一样的球体,其逃逸速度可能超过光速,这可能     

首张黑洞照片诞生的秘密

<正>人类科学史上一大批杰出科学家,如米歇尔、拉普拉斯、霍金都曾痴迷于同一类神秘天体——黑洞,而他们无法亲眼看到的黑洞,如今已卸下神秘面纱,与全人类坦诚相见了!黑洞不仅是天文学和物理学中最重要的名词之一,也是整个科学领域中最具神秘色彩的概念之一。当一个天体足够致密时,距离其中心某个范围以内的光无法逃脱出去,这个物体就成为黑洞。光恰好无法逃脱的地方,构成一个面,即"事件视界"。事件视界外面的观测者无法看到事件视界以内,事件视界的大小也就因此代表着黑洞的大小。尽管牛顿理论也可以预言黑洞的存在,但只     

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…     

为什么要研究黑洞?

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,也是物理学、天文学的重要研究对象,更是公众关心的热门话题.看似与日常生活毫不相关的黑洞研究,实际上深远地影响了科学、技术乃至人类生产生活方式的进步.“宇宙中的黑洞是如何形成和演化的?”入选2022年度中国科协“重大科学问题”,笔者将通过梳理黑洞研究所经历的部分关键节点,尝试对此问题进行解读.     

观天习文 追星逐月

<正>走进北京师范大学天文学系天文学这个看起来十分"高大上"的学科从未走出大众的视野。随着科幻电影《星际穿越》的热映,很多人开始关注虫洞、黑洞、相对论等"高深"的概念。而欧洲太空局的菲莱着陆器在彗星的成功登陆,更是引发了人们的热烈讨论。你是否也对天文学产生了好奇?现在就跟着我们走进北京师范大学(以下简称北师大),探寻天文学系的秘密吧!在没有云、没有雾霾也没有过多光污染的地方,夜幕降临后抬头仰望,就"最不关心现实"的学科     

首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学

100年前,爱因斯坦从广义相对论出发,在理论上预言了引力波的存在.自20世纪60年代开始,科学家开始试图在实验上检测来自不同天体物理过程和宇宙学演化过程的引力波信号.经过了50多年的努力,位于美国的LIGO引力波探测器在2015年9月14日终于首次直接探测到了双黑洞合并的引力波信号,为人类的天文学研究打开了一扇全新的"引力波窗口".可以预见到在不久的将来引力波研究会从各个不同的引力波频段上探索宇宙的未知信息.本文从引力波的物理内容、空间和地面的探测手段及噪声限制、引力波在天体物理学等方面的可预见的科学产出、国内和国际上在这个研究领域的最新发展动态等方面,对引力波天文学做了简单的综述和讨论.另外,本文还就LIGO的首例引力波直接探测事件GW150914及其背后的双黑洞合并的物理过程做了一定的介绍.     

吞噬万物的怪圈──黑洞

天文学将黑洞定义为宇宙中具有超高密度的区域，其引力场极强以致包括光在内的任何物质一旦被吸入怪圈都无法从中逃逸。近期美国天文学家宣称，借助夏威夷岛上采用等离子光学干扰测量法新技术组装的“凯克”天文望远镜和“哈勃”太空望远镜以及计算机系统综合分析，他们首次发现宇宙中确实存在黑洞并且根据空间卫星拍摄的X光图像照片大致测定了黑洞边界。这一多年潜心研究成果有助于进一步揭开神秘黑洞面纱。科学家证实宇宙中的黑洞是吞灭万物的怪兽。因为任何靠近它们的物体，诸如恒星、宇宙尘埃，乃至高温星体气体统统被吸入黑洞而且一去…     

从地到天:丝绸之路与天文交流

<正>丝绸之路是一条交流之路,除了商品贸易,还带来不同的文化、观念和技术。天文学作为一门世界性的学科,东西方都取得了很高的成就。这些成就通过丝绸之路相互交流,促进了各自的发展。"十二星座"初入中国在我国的古典文献中,"天文"一词的含义远远不止于我们现在认为的是以数理科学存在的"天文学"。在前科学革命的时代,天文学一直是作为一门包含了宇宙观、自然观、历史观,真真切切影响着国家与个人命运的学问而存在着。     

人造黑洞的意义

2008年9月10日,欧洲大型强子对撞机终于完成首次运行测试,著名物理学家斯蒂芬.霍金认为这次实验将带来"物理学发现的黄金时代"。在天文学领域,黑洞让人既熟悉又陌生。谁都知道它是恒星衰竭坍塌后的产物,但尚无人亲眼见到。现在,欧洲     

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。     

太阳会变成一个黑洞吗

太阳最后会变成一个黑洞吗？答案是：不会。因为太阳的质量比较小,不会演化为黑洞。太阳将在几十亿年后,经过“体积巨大、光芒四射”的红巨星阶段,最后形成一个致密的白矮星。白矮星密度极高,一个质量和太阳差不多的白矮星,大小却只有地球那么大,即太阳直径的百分之一。     

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。     

黑洞信息丢失之谜

量子力学要求封闭系统必须遵循幺正演化,即封闭系统演化信息守恒。黑洞信息丢失问题与量子力学幺正性产生了冲突,暗示了量子理论可能无法正确地描述引力。文章介绍了黑洞信息丢失问题的来源,以及可能的解决方法。     

人类首次在黑洞超软谱态下发现相对论性喷流

 致密天体吸积过程中相对论喷流的形成机制,是天体物理学的基础问题之一。理论上虽然很难回答这个问题,但对于 微类星体相对论喷流的观测,在现象上给出了规律：对于辐射出超软Ｘ射线的天体,相对论喷流是无法产生的。对于河外 星系M81中超软极亮X射线源(M81 ULS1)的光谱观测表明,蓝移的宽Hα发射线,是重子物质相对论喷流的证据。喷流的进 动导致发射线随时间变化,其投影速度约为光速的17%,这与微类星体的原型SS433极为相似。这种相对论喷流不可能起 源于白矮星,而是起源于中子星或黑洞,这与M81 ULS1的超软X射线光谱相矛盾。X射线超软源中相对论喷流的发现,打 破以往对喷流形成的理论认知。处在超爱丁顿吸积状态,并拥有光厚吸积盘外流的黑洞,可以用来解释这种超软谱态与相 对论喷流的共存现象。     

多波段天文学

1608年望远镜问世,1609年伽利略率先用望远镜观测天体和天象,并很快做出一系列重要的发现,开创了天文观测和研究的新纪元。随着技术进步和认识上的提高,从1940年代起的几十年中,相继诞生并发展了射电天文学、红外天文学、紫外天文学、X射线天文学和 射线天文学,从而实现了对天体辐射观测的全波段覆盖,诞生了多波段天文学,人类对宇宙和宇宙中各类天体、天象的物理本质的认知迈入了全新的阶段。     

New Progress Achieved by NSFC Project in Basic Research of Black Hole Physics

Supported by NSFC, Prof. Wu Shuangqing from Huazhong Normal University conducted independent research on gravitation theory, discovered the exact solutions for the five-dimensional Godel charged rotating black hole in the universe, and made important headway in the characteristic research of black hole solutions. Part of the research results has been published in international top journal Physical Review Letters 100, 121301 （2008）.     

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。     

引力波与黑洞

2015年9月14日,LOGO探测到来自两个质量分别为29个太阳质量和36个太阳质量的黑洞并合产生的引力波。这是人类第一次探测到黑洞并合事件,也是第一次探测到来自宇宙的引力波信号。那么,什么是引力波？什么是黑洞？它们是怎么发生碰撞的？碰撞后又发生了什么？本文将做出解释。     

古代中国天文学在朝鲜半岛的流传和影响

中国天文学在朝鲜半岛的传播最早可以上溯到先秦时期，从朝鲜三国时期起，半岛天文学已完全纳入了中国天文学框架。到高丽时期，半岛天文学家在继续吸收中国天文知识的基础上开始了独立的研究。李朝前期，对中国天文学的引进和吸收促成了半岛天文学的一次复兴。１７世纪中期以后，欧洲天文学通过中国传入朝鲜半岛，使半岛天文学逐步汇入了欧洲近代天文学的潮流