《梦幻书院》天文大讲堂-知识点加更:黑洞
黑洞是一种质量和引力都很大的天体,理论上的黑洞的引力可以吸收一切,连光也无法逃脱,所以被称作“黑洞”。2019年4月10日,人类首张黑洞照片面世,这是位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍的超大质量黑洞。

黑洞的提出要追溯到1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,其中有这样一个预言:大质量天体会让周围的时空扭曲,当光通过此处时,就会因为时空的弯曲而被偏折。1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个精确解,根据这个解,对于任何物体,都有一个与其质量相对应的半径,如果将物体的全部质量压缩到这个半径内,这些物质就将无止尽的向中心掉落,形成一个时空极端弯曲的奇点,这个半径就叫做“史瓦西半径”,连速度最快的光一旦进入了这个范围都无法逃逸,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

但这个结论太过于不可思议,提出后天文学家不相信自然界可以符合史瓦西描述的天体。但随着理论研究的深入,物理学界逐渐建立了对各种极限条件下天体演化(例如致密的中子星)的认识,再加上一系列天文观测数据的出现,“黑洞”的存在渐渐变得可信了起来。直到2019年4月10日,科学家连接了位于全球各地的亚毫米望远镜,最后组成了一台分辨率相当于地球大小的虚拟望远镜,也就是“事件视界望远镜”,拍摄到了人类首张黑洞照片,证明了宇宙中“黑洞”的存在。
“白洞”这个概念也是爱因斯坦方程中预言的一个特殊天体:白洞和黑洞的基本性质几乎完全一样,也存在一个“半径”,但是与黑洞只进不出的特性相反,在白洞这个“半径”中的物体只能往外移动,而白洞外面的物体无法进入其中。目前,白洞只存在于理论中,人类还无法观测到白洞的存在,可能未来的某一天,随着科学技术的发展,我们也会像黑洞一样,拍摄到白洞的照片。
参考文献:
[科普中国]-从广义相对论到黑洞信息悖论 黑洞依旧神秘
https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=1&ar_id=265714
首张黑洞全景照片出炉!黑洞阴影与喷流同时出镜
https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=1&ar_id=418359