這是關於黑洞的一個重要發現,當黑洞旋轉足夠快時,它們會獲得新的...

2020-12-18 騰訊網

廣義相對論是一個極其複雜的理論,但它對黑洞的描述卻異常簡單。現在,一個穩定的黑洞可以用三個性質來描述:它的質量,它的電荷和它的旋轉速度。由於黑洞不太可能有太多電荷,實際上只需要兩種性質就可以描述黑洞,也就是說如果你知道一個黑洞的質量和自旋,你就知道關於這個黑洞的一切。由此可以推測,一旦物質落入黑洞,剩下的唯一特徵就是質量。在任何情況下,黑洞的視界都是非常平滑的,沒有額外的特徵。

黑洞有一個非常重要的邊界理論,簡單來說,黑洞視界周圍是沒有任何結構的,除非是周圍有物質組成了類星體的吸積盤結構。但是,如果邊界理論是正確的,當一個物體穿過視界時,它內部的信息就會被破壞,而量子理論說信息永遠不會被摧毀。因此,引力理論與量子的有效理論相矛盾。

在新的研究中,科學家們通過模型發現,在低自旋下,修正後的黑洞與標準模型無法區分,但在旋轉速度極快時,黑洞將具有額外的特徵。換句話說,在這些替代模型中,快速旋轉的黑洞可能有其他結構。至於該結構是什麼,現在科學家們還沒有定論,快速旋轉的黑洞視界周圍可能擁有某種和黑洞同標量場的結構,我們依然無法用探測器直接觀察。

相關焦點

  • 物理學家對黑洞研究有了新的發現
    廣義相對論是一個極為複雜的數學理論,但是黑洞的描述卻非常簡單。一個穩定的黑洞可以用三個特性來描述:它的質量、它的電荷以及它的旋轉或自旋。由於黑洞不太可能帶很多電荷,因此它實際上僅具有兩個屬性。你可以用太陽的氫氣、椅子或奶奶閣樓上那些舊版《國家地理》製作一個黑洞,這沒什麼區別。就廣義相對論而言,質量是質量。在每種情況下,黑洞的事件視界都是非常平滑的,沒有任何額外的特徵。正如雅各布·貝肯斯坦所說,黑洞是無毛的。
  • 關於黑洞的9個問題
    當人靠近黑洞時會感到莫名其妙的加速,這是因為黑洞正在吸引靠近它,這時人會向著黑洞墜落而去,速度越來越快,短時間中會加速到不可思議的速度,而這個人在這一過程中將無法控制自己的身體,只感覺到一種巨大的拉力拉著他衝向黑洞,這種強大的拉力還會讓他失去意識並趨向於死亡,之後的身體會被拉長。
  • 研究發現:快速旋轉的黑洞可能具有更多特性
    no-hair 定理是個比喻的說法,意思說不論什麼物體掉進黑洞將消失其所有的特徵,只剩下質量。黑洞自身只有質量、角動量和電荷這三個特性,沒有其他任何複雜的特性,比作沒有毛髮一般。近期一份發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的研究提出,快速旋轉的黑洞將具有額外的特性,可以作為研究對象檢驗這種情形下改版相對論是否成立,而通過引力波可以探測到快速旋轉的黑洞,是一種有效的實測檢驗方法。科學家發現相對論在一些情形下,和量子理論出現矛盾,黑洞就是其中一個範例。
  • 黑洞流浪漢
    黑洞大胃口讓人不寒而慄,只要到它的嘴邊就會被吞噬,無一倖免。最近,科學家發布了一個讓人心驚的消息:在銀河系周圍可能存在數百個「流浪黑洞」,並且每個黑洞的質量是太陽的數千倍,它們像幽靈一樣在銀河系周圍遊蕩,伺機吞噬與它們相遇的各種物體。
  • 宇宙黑洞內部的時空扭曲
    在整個銀河系,數以百萬計質量各異的黑洞在軌道上運行,它們和宇宙中其他質量的黑洞一樣,都遵循著同樣的引力規律。只是它們完全是黑色的,而不是根據表面面積和溫度發光。無論在奇點上存在什麼存在於每個黑洞的視界之後,我們都看不到它。
  • 一個黑洞比一個星系還重!比超大質量黑洞還大的黑洞,真的存在嗎
    正是考慮到了這一點,這些科學家才提出了這樣的猜想。宇宙中最早的黑洞出現時,大爆炸也剛過去不到10億年。在接下來一百多億年的歲月裡,那些最古老的黑洞有充分成長的時間和機會,也許就可以達到超乎想像的級別。
  • 以每秒24000公裡速度圍著人馬座A★旋轉繞黑洞公轉迄今最快的恆星...
    原標題:以每秒24000公裡速度圍著人馬座A★旋轉繞黑洞公轉迄今最快的恆星驚現14日,科隆大學發布公告稱,其科學家發現迄今為止運動最快的恆星,以每秒24000公裡的速度繞著黑洞人馬座A★旋轉。相關成果發表在近日的《天體物理學雜誌》上。
  • 黑洞研究獲得諾貝爾獎(一)黑洞是什麼?
    這一回科普作者可輕鬆了,把前兩年關於黑洞的科普再拿出來發一遍就可以了。之前我做過N期關於黑洞的科普視頻和文章,我們再把它們一次發出來。本期內容為第一篇:黑洞是什麼?黑洞是什麼?簡單來說,黑洞是根據愛因斯坦廣義相對論求出的一個解:在宇宙中存在這樣一個特殊的天體,它的質量密度極大,就算光都無法脫離它的引力。在靠近黑洞時, 時間將會停滯甚至倒流。而在黑洞中央,會有一個任何物理規律都無法解釋的「奇點」。
  • 黑洞的秘密:天體物理學家感興趣的6個問題,比如黑洞會發光嗎?
    但是,即使在今天,黑洞是如何排列的,它們有什麼樣的性質,仍然是一個開放的問題。就連已故的物理學家史蒂芬·霍金也是這一驚人現象的主要研究人員之一,他曾經也在不斷地推翻自己所提出的理論。此前,人們相信,黑洞能夠摧毀所有吸進來的東西。另一方面,霍金認為黑洞是通向另一個宇宙的「大門」。是這樣嗎?但科學家還沒有證實這一點。1.黑洞會發光嗎?不。
  • 黑洞中心會發生什麼?所有的可能性都很奇怪
    真正的黑洞要有趣得多,尤其是當它們旋轉的時候黑洞中心的奇點是終極的「無主之地」:在這裡,物質被壓縮到一個無限小的點,所有關於時間和空間的概念都被完全打破。事實上,奇點並不存在,必須有什麼東西取代奇點,但我們還不確定是什麼。接下來,讓我們來探索一些奇怪的可能性。
  • 關於黑洞,你一定要知道的知識!
    黑洞是宇宙中最神奇也是最神秘的天體之一,人類對於黑洞的研究可以追溯到104年前,一位名叫施瓦西的天文學家在計算時發現了一個愛因斯坦的廣義相對論場方程的解,這個解表明,如果一個靜態球對稱星體的半徑小於某一個特定值
  • 新的LIGO事件推翻了中子星和黑洞之間「質量缺口」的概念
    我們知道,當大質量恆星耗盡燃料時,它們會在一次災難性的爆炸中結束生命:II型超新星。在這些事件中,恆星的核心在經歷失控的聚變反應時發生坍塌,在這個過程中摧毀了恆星。這可能導致較小質量的恆星形成中子星,而較大質量的恆星形成黑洞。
  • 如果你突然掉進黑洞,會發生什麼?黑洞中是否會有一個新的世界?
    如果你突然掉進黑洞,會發生什麼?在掉進黑洞前1小時,你可能還沒有感覺到周圍的異樣 ,但卻發現身體正在被一股無形的力量拉扯。在掉進黑洞前30分鐘,你已經成功接近了黑洞的邊緣,隨後會看到一層光子正沿黑洞表面緩緩移動,並在外圍形成了一個球狀殼層,這就是黑洞的光層。在穿過刺眼的光層後,你將完全置身於黑洞之中。
  • 「無限子環 」可能是拍攝黑洞的下一個前沿領域
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  • 滿懷期待,第一張黑洞視界照片!
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  • 黑洞真的存在嗎?
    1975年,被稱為「愛因斯坦後最偉大的物理學家」的史蒂芬·霍金提出「黑洞悖論」,他認為黑洞在形成之後會向外輻射能量,結果會使黑洞自身因為能量消失殆盡而消亡;隨同其一起消失的還包括被黑洞吸入的信息。然而根據霍金最新的研究表明,這一二十幾年前的悖論站不住腳了。
  • 黑洞「質量禁區」真的存在嗎?-虎嗅網
    這是目前該引力波天文臺探測到的最大質量黑洞併合事件,被認為首次發現了中等質量黑洞的實體存在。更令一些科學家興奮激動又同時不解的是,新的發現處於所謂黑洞質量範圍的「缺口」,對天體物理過程中這類黑洞的形成理論模型和物理圖像再次發出挑戰。
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    這就是我們遠距離看黑洞時候的樣子,沒有什麼特殊的地方!那麼當我們接近並最終進入一個黑洞時會發生什麼?從很遠的地方看,我們所看到的黑洞幾何結構與計算相匹配。但是當我們乘坐裝備精良、堅不可摧的宇宙飛船旅行並開始接近黑洞時,會注意到一些奇怪的現象。根據我們常識,如果我們和一顆恆星之間的距離減半,那麼這顆恆星的角大小就會是原來的兩倍。如果距離縮短到四分之一,它看起來會是原來的四倍大。但是黑洞不是這樣的。
  • 黑洞周圍的星際物質真的可以被吸積到視界面上嗎?
    然而,站在遠處觀察者的角度,我們會發現一切黑洞視界周圍的星際物質從被強大的黑洞引力吸引開始靠近黑洞直到完全抵達視界面,完完全全是一個不可能完成的物理過程!一,史瓦西黑洞(無旋轉黑洞)的視界黑洞的視界(Horizon)指包裹黑洞中心奇點的一個球形二維面,它將黑洞分為內外兩個部分,也就是黑洞嚴格意義上的邊界面。靜態(無旋轉)黑洞的視界面是一個完美的圓球面,其半徑(視界面任意一點距離黑洞奇點的距離)稱為史瓦西半徑,長度為r=2GM/c,G為牛頓引力常數,M為黑洞質量,c為光速。
  • 科學好故事|你可以離一個黑洞有多近?
    因此,宇宙中的很多物質都圍繞黑洞旋轉。一旦這些「莽撞的冒險者」被黑洞的引力包圍,它們就開始了向生命終點進發的旅程。當物質落入黑洞時,往往會被擠壓成一個圓盤,稱為「吸積盤」。這個圓盤不停地旋轉,伴隨著熱量、摩擦、磁能和電能的釋放,使其中的物質發出明亮的光。