Q＆A

Q：暗物质是否会掉进黑洞，使黑洞质量增加？A：现在已知的关于暗物质存在的证据都是来自于引力相互作用，因此虽然我们还不知道暗物质粒子的物理性质，但是可以确定的是暗物质会参与引力相互作用。黑洞则以其附近的强引力场为主要特征，因此黑洞附近的暗物质粒子会受到黑洞的吸引而掉入黑洞，从而使得黑洞的质量增加。     

关于宇宙暗物质主要形态之黑洞-夸克星的新证据分析

通过分析新近证据,进一步探讨宇宙暗物质等问题,分析认为:(1)宇宙紫外辐射超出已知辐射源4倍的发现,可能就是源于我国的、2013年初预言的约在可见光附近波段的宇宙背景辐射;彭罗斯等2010年发现的CMB偏振环等新证据,较有力地支持原始夸克星碰撞、重组的宇宙演化及起源模型;黑洞(暗星)-夸克星可能是宇宙暗物质的主要形态,应足以解释暗物质与可见物质的比例.以上均应深入研究;(2)76个黑洞的强大磁场的发现,客观上有力地支持了星系中心超大质量黑洞等的携1/3正负电子电荷的最基本的正、负夸克构型;(3)质能守恒定律的经典物理学意义所推论的最基本夸克的空心圈环结构,为圈量子引力奠定了较坚实的粒子物理学基础;(4)结合高频引力波产生机理(激光约束核聚变等)及探测机理,应对中微子与高频引力波(引力子)进行会师研究.     

来自柱对称黑洞的量子隧穿辐射

运用隧穿理论,对anti—de Sitter时空下的柱对称黑洞的Hawking辐射进行了研究,得到了在其外视界附近标量粒子和自旋为1／2的费米子的隧穿率和该黑洞视界处的霍金温度,并考虑了在背景时空发生变化和自引力相互作用下对其隧穿率的修正．     

Vaidya-Bonner黑洞的隧穿效应及出射修正谱

 将Parikh-Wilczek的半经典隧穿方法推广到动态Vaidya-Bonner黑洞.注意到Hawking辐射是黑洞事件视界附近由于真空涨落而引发的一种量子隧穿,在考虑辐射粒子自引力作用的情况下,计算了粒子的隧穿率及其相应的出射修正谱,结果满足量子理论的幺正性定理.     

含整体单极子的Vaidya-de Sitter黑洞的隧穿效应及辐射修正谱

将Parikh-Wilczek的半经典隧穿方法推广到含整体单极子的Vaidya-deSitter黑洞.注意到Hawking辐射是黑洞事件视界附近由于真空涨落而引发的一种量子隧穿,在考虑辐射粒子自引力作用的情况下,计算了粒子的隧穿率及其相应的辐射修正谱,结果满足量子理论的幺正性定理.     

对暗物质和黑洞本质的探讨与分析

通过对爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的推理以及部分的假设推理出:(1)暗物质就是以光速或超光速运动的粒子或星体.(2)黑洞就是以光速或超光速运动或旋转(自转或公转)的质量巨大的星体.(3)暗物质和黑洞的化学组成和常规物质是一样的.     

Horowitz-Strominger Dilaton黑洞的费米子隧穿

基于Kerner和Mann最近的工作,研究了Horowitz-Strominger Dilaton黑洞膜上的费米子隧穿.由于电磁场将会和物质场和引力场耦合,引入了带电粒子的Dirac方程,由此得到了期待的辐射温度.在考虑自引力相互作用后,发现和标量粒子一样,费米子的隧穿率也满足潜在的幺正原理.     

研究球对称荷电黑洞Hawking隧穿辐射的一种方法

用Hamilton-Jacobi方法研究球对称荷电黑洞的Hawking隧穿辐射,在考虑能量守恒和自引力相互作用的条件下,粒子的隧穿率与Bekenstein-Hawking熵变有关．辐射谱不再是纯热谱．     

匀加速直线运动稳态Kerr黑洞视界的表面引力

利用新的tortoise坐标变换，我们对匀加速直线运动稳态Kerr黑洞视界表面引力与粒子能级进行了研究．由Hamilton-Jacobi方程和Klein-Gordon方程求解得到的黑洞视界表面引力是一致的．求出的Hawking温度、表面弓力和时空中粒子的能级分布都是一个与θ有关的函数．     

星体内部的暗物质粒子

从量子力学角度研究了暗物质与星体的相互作用,通过暗物质粒子的性质分析,星体内部的暗物质粒子受引力势作用,构成球谐振子.求解三维各向同性暗物质粒子谐振子的Schr9dinger方程,得到其波函数及能量,并得到能量子的表达式和具体数值.     

现代物理学中的黑洞

在茫茫宇宙中,存在着一些非常奇异的时空区域,象无底的“洞穴”,它能“吞食”任何物质,却不“吐出”任何东西。这些奇异的“洞穴”就是黄洞。黑洞是物理学中最令人难以理解的概念,它象独角怪物一样,似乎应该在幻想家的神话中出现,而不应该存在于宁静的宇宙中,然而,现代物理学的理论却预言了黑洞必然存在! (一)什么是黑洞什么叫黑洞、黑洞是怎样形成的呢? 宇宙中有许多星体,每个星体都有确定的大小和质量,星体周围分布着引力场,引力是自然界中广泛存在着的一种相互作用,爱因斯坦的《广义相对论》就是关于引力的理论。星体施于它周围物体的引力,总是力图把物体拉向星体,物体要克服引力的约束而飞到自由空间     

数字“黑洞”

我们都知道,“黑洞”是一个天文学名词。这种天体引力极大,任何物质在经过它附近时都会被吸进去。有趣的是,数学领域中也有“黑洞”。一些正整数经过有限次重排、计算,其计算结果固定为一个值。     

静态dilaton黑洞的信息熵

依据全息原理, 通过计算Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞事件视界上量子场的统计熵, 得到了该黑洞的信息熵和Bekenstein-Hawking熵公式, 表明黑洞熵就是其事件视界上量子场的统计熵. 利用广义不确定关系对量子态密度的修正效应, 克服了普通量子场论中态密度在视界附近的发散困难, 避免了黑洞熵热气体方法中的截断和小质量近似; 对该静态dilaton黑洞事件视界上有质量标量场的微观态数进行直接求解, 给出了全息原理的一种具体说明. 用留数定理克服了计算中的积分困难, 所得的结论是定量成立的. 与圈量子引力中的黑洞熵理论相比较, 分析了在全息原理要求下非对易量子场论与圈量子引力在黑洞熵计算方法和结论上的一致性, 给出了广义不确定关系中的引力修正常量值, 讨论了全息原理的意义.     

黑洞—宇宙的奇观

恒星是靠着核燃烧提供的量来保持它内部压力的,晚期恒星因热核反应产生引力坍缩现象而形成黑洞,这是经典的黑洞模型,它被描述为只进不出（光线也在内）的无底深渊。如果物质掉干电池黑洞,则宇宙中物质的熵就会减少,这违背了热力学第二定律,因此,宇宙的总熵应包括两部分;黑洞的熵和黑洞外物质的熵,这样修正,可使热力学第二定律更具普遍意义。     

变加速直线运动荷电黑洞时空中的粒子能级与非热辐射

文章为了精确地求出一个直线加速运动荷电黑洞时空中的粒子能级 ,并在此基础之上 ,对此黑洞视界附近的粒子能级的分布特征进行研究 ,从而搞清楚此黑洞的非热辐射特征。作者采用在直线加速运动荷电黑洞时空中求解Hamilton -Jacobi方程 ,并采用广义的乌龟坐标变换将Havnilton -Jacobi方程变成乌龟坐标下的形式 ,以便求出粒子广义动量的径向分量 ,进一步求出粒子能量 ,有了粒子的能量表达式便可以研究此黑洞视界附近的能级及此黑洞的非热辐射。结果表明 ,粒子能级分布与黑洞荷电产生的电磁四维势有关 ,还与黑洞的蒸发率等因素有关 ,黑洞非热辐射粒子的能量范围与四维电磁势的A0 和A1分量有关 ,还与黑洞的蒸发率 ( rH)有关。因此 ,此黑洞有非热辐射 ,辐射粒子的能量范围与A0 、A1和 rH 有关     

Schwarzschild黑洞的广义Stefan-Boltzmann定律

利用黑洞视界面附近的熵密度,得到了黑洞的辐射能通量总是正比于黑洞视界温度四次方的结论,即黑洞的热辐射总是满足广义Stefan-Boltzmann定律。导出的广义Stefan-Boltzmann系数不再是一个恒量,当截断距离以及薄膜厚度选定后,它是一个与黑洞的质量、黑洞视界面附近的时空度规以及辐射粒子的种类有关的比例系数。得到了当截断距离和薄膜厚度取定后,距Schwarzschild黑洞遥远的观测者所接收到的辐射能通量与薄层膜内辐射粒子沿径向的平均泻流速率成正比,与观测者到黑洞之间的距离的平方成反比。     

电磁加速黑洞视界处的温度函数及黑洞加速定理

得到了电磁直线加速黑洞的Ｄｉｒａｃ粒子的动力学方程在视界附近的渐近解,详细讨论了这类黑洞的视界年温度分布并给出黑洞加速度的极限值．     

核心坍缩超新星中心黑洞超吸积在星系尺度上的贡献

核心坍缩超新星(Core-Collapse Supernova,CCSN)是大质量恒星演化末期的爆发现象,产生了宇宙中大多数的中子星和恒星级黑洞等致密天体.爆发可能伴随着强磁场中子星或黑洞超吸积引发的剧烈长时标伽马射线暴.CCSN还被认为是宇宙重元素的主要来源之一.本综述介绍了我们近期对CCSN中心黑洞超吸积过程的系列研究成果,主要包括研究了大质量星系中心附近伽马射线暴余辉阶段,因大量暗物质粒子湮灭电子注入而引发的光变和能谱的形态变化,探讨了其作为暗物质探测手段的可能性;研究了坍缩星框架下,中微子主导吸积流外流对核合成的贡献,及对太阳临近空间、(活动)星系等化学组分和演化的影响;最后,从数值模拟角度讨论了CCSN起源的致密天体质量分布,给出了低质量间隙可能起源于CCSN爆发能量分布的结论.     

林德勒加速度对修正史瓦西黑洞引力势及光的轨迹的影响

主要研究林德勒加速度对修正史瓦西黑洞周围引力势变化及光的轨迹的影响。引入拉格朗日方程,得到修正史瓦西黑洞周围引力势变化和光在赤道平面内的偏折规律。在黑洞附近,由于势垒的存在,一部分光在到达黑洞时发生反射;而光子球附近的光将围绕黑洞旋转很多次,然后逃逸到无穷远处,使得黑洞周围产生更大的亮度,这也是黑洞周围“光环”形成的原因;当碰撞参数增大时,势垒逐渐变小,直至消失,这部分光由于没有遇到势垒,进入黑洞内部,形成黑洞内部“阴影”。此外,还讨论了不同林德勒加速度对修正史瓦西黑洞事件视界半径、光子球半径及碰撞参数的影响,林德勒加速度越大,对应的事件视界半径、光子球半径和碰撞参数越小。     

从“打嗝”模式推测黑洞大小

正超大质量黑洞通常位于大质量星系的中心。天文学家探测它们的唯一方法便是检测其对附近气体和恒星的引力作用。当超大质量黑洞"进食"(吸积)周围的气体和恒星时,会发生光闪烁现象。一项于2021年8月13日发表在Science上的研究显示,对于一个积极进食的黑洞而言,其质量和光闪烁模式之间存在紧密联系。也就是说,我们可以通过检测黑洞的进食过程推算黑洞的质量。