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?     

追寻黑洞的家园

黑洞深藏于星空的何处?我们能用小型望远镜追寻这种宇宙怪兽的家园吗? 神秘的天体 浩瀚的宇宙高深莫测,无奇不有,其中最玄妙的天体莫过于黑洞,这种怪物比林海中的老虎更凶狠,不管是什么东西,一旦进入它的势力范围,都会被吞吃掉,连骨头也不会吐出来,而且它还穿上了隐身衣,     

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.     

磁星悄然登场

在宇宙天体家族中,说起谁最"厉害",那么非黑洞莫属.它有着强大的引力,可以把任何身边的物质都抢夺过来,收归自己所有.它的物理性质,每一项都远远超出我们的认知.若是问起谁是"厉害"程度仅次于黑洞的天体,人们似乎还摸不着头脑,但会想到密度这个问题,黑洞无限大的引力就是因为它有着无限大的密度.从这个角度看,密度次之的中子星应该是第二"厉害"的天体.     

一段关于宇宙饕餮的故事

<正>在中国古代传说中,有着太多神兽。其中有一个名为"饕餮"的神兽,它是龙的孩子,十分贪吃,见到什么吃什么,由于吃得太多,最后被活活撑死。简单来说,它就是一个十足的吃货。宇宙中也存在着一群饕餮,它们是疯狂的物质"绞肉机",以各类气体云、恒星为食,来者不拒。它们就像是处于发育期的男生,永远不知道"饱"是什么概念,它们就是黑洞。其实,严格说来,黑洞只是一个空间区域,并非天体。不过,人们往往将两者混为一谈。当然,关于黑洞的误解还不止于此(比如,黑洞会发光,也并非是永恒的)。也许,正因为人们至今还没能直接发现"黑洞天体",所以才会让这种怪兽一直撩拨着科学家的神经。其中,也包括霍金。     

宇宙动态

300年前苏醒的黑洞日本天文学家最近发现了一个300年前突然苏醒的黑洞,而且它已经开始"狼吞虎咽"。黑洞位于银河系中央,原来一直处于沉睡状态。距地球约26000光年的它就是"人马座A星",是一个质量为太阳的400万倍的"怪物"。     

宇宙中最黑暗的秘密

宇宙中最黑暗的地方是哪里?我们几乎可以脱口而出:黑洞!黑洞也是宇宙中最神秘的天体,它因难以探测而一度被人认为是仅仅存在于科幻小说中的天体.然而,越来越多的科学探索证实了黑洞的确存在于茫茫宇宙中.2020年,诺贝尔物理学奖首次颁发给了研究黑洞的科学家,他们分别是数学家罗杰·彭罗斯、德国天体物理学家赖因哈德·根策尔和美国天...     

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…     

黑洞——开启“多信使”天文学的新时代

黑洞是宇宙中最为神秘的天体,很长时间内它只存在于理论假设当中。随着现代天文学的发展,如今已经获得了很多关于黑洞存在的相关证据。特别是随着引力波和中微子探测技术的发展,我们不仅可以通过电磁辐射,而且可以通过其他"信使"来了解黑洞,从而真正开启多信使天文学的新时代。     

美哉物理(二)黑洞、白洞交相衬映

黑洞,一种看不见的特殊天体,却蒙上了一圈又一圈的神秘"光环",令人捉摸不透、莫测其高深.公众谈论黑洞,不免带有几分猎奇的心理;科学家搜索黑洞,着眼于检验理论预言的正确性.我们则认为,黑洞探讨之所以成为热门课题,是因为它显露了广义相对论这块"美玉"之微瑕;为促使时空理论的新世纪发展,冀望由此而找到合适的突破口.诚然,瑕不掩瑜,广义相对论历来被赞誉成"理论物理中最典雅的艺术杰作".     

揭秘银河系中心的超级黑洞

黑洞是什么？有人称，黑洞是“用神秘包裹起来的谜中谜”。其实，黑洞就是天体爆炸后的残留物，如此命名是因为即使光也无法逃脱其引力。现在，天文学家已经知道黑洞遍布整个宇宙，而且还在包括我们所处的银河系在内的各星系中心发现了最大的黑洞——超大质量黑洞。这些“超级黑洞”的质量超过太阳质量10亿倍甚至更多。     

无与伦比的太空胜景

穿越太阳系,飞向星云和星系,寻找恒星诞生的摇篮,观赏恒星死亡时的最后辉煌,造访宇宙黑洞"怪兽",展望宇宙未来命运……"哈勃"所拍摄的绚丽而具动感的画面带领我们探索宇宙深处的秘密.     

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.     

高分辨率成像空间射电天文台——突破分辨率极限的“空-地”观测网

<正>上海天文台提出的空间VLBI阵列(一期)的概念图,由两个空间射电望远镜与地面望远镜组网,实现几十微角秒的分辨率,能够对黑洞等极端致密天体成像一直以来,浩瀚的宇宙神秘而又令人向往,探索宇宙是人类永恒的追求目标。一代又一代科学家克服千辛万苦,锲而不舍,不断提高观测手段,为的就是更深入了解我们的宇宙,能够"看"得更远,"看"得更清楚。宇宙中高能的天文现象通常与极端致密的天体(如黑洞)密切相关,许多与黑洞相关的     

太空突破:人类捕获首张黑洞照片

<正>天文学家捕获首张黑洞照片,开启了人类对宇宙中最神秘天体的一场认知革命。照片显示了一个由尘埃和气体构成的光环,勾勒出了一个巨大黑洞的轮廓,这个黑洞位于距离地球5 500万光年外的大质量星系M87中心。什么是黑洞?100多年前,爱因斯坦提出广义相对论,把引力视为由物质和能量造成的时空弯曲,最早预言了黑洞的存在。     

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     

星系碰撞创造了类星体

天文学家们在20世纪50年代发现了类星体,类星体是"类似恒星的天体"的缩略语.类星体大约相当于太阳系的大小,可是它们可以轻而易举地照亮整个星系,可以燃烧1亿年.然而几十年来,天文学家们不明白是什么创造了这些宇宙明灯.最明显的怀疑目标就是超大质量的黑洞,它们稳居在几乎所有星系的中心,可以吞噬大量的物质,而且据了解,它们能够产生巨大的粒子和能量射流.但是很多星系--包括银河系在内都拥有超大质量的黑洞,然而并没有产生类星体.     

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。     

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.     

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