(精选幻灯片)黑洞ppt

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问：为什么有粒子跑出？
霍金辐射
在“真空‘的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬 间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合 能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如 果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去， 而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子 获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃 逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个 猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于 它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能 量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。
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Part.6 人造黑洞
欧洲大型强子对撞机（LargeHadronCollider，简称 LHC）被称为世界规模最庞大的科学工程，它将利用 高速粒子束相撞产生的巨大能量，重建“大爆炸”发 生后的宇宙形态。然而欧洲和美国的反对人士分别向 当地法院提出起诉，要求叫停或推迟这个项目，他们 的理由是，LHC能产生危险的粒子或者微型黑洞，从 而毁灭整个地球。
1796年，法国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的作用， 将不允许任何光线离开它。由于这个原因，宇宙中最大的 发光天体，却不会被我们看见”。拉普拉斯依据牛顿万有 引力定律，光由星体表面逃逸至无穷远得。
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现代物理中的黑洞理论建立在广义相对论的基础上。 由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到 黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影 响来间接观测或推测到它的存在。比如说，恒星在被 吸入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气体剧 烈摩擦，强烈发热，而发出X射线。借由对这类X射线 的观测，可以间接发现黑洞并对之进行研究。迄今为 止，黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数 研究者所认同，天文界并不时提出于宇宙中观测发现 到已存在的黑洞。
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2.黑洞对星系产生影响
这幅照 片由钱 德拉X射 线望远 镜拍摄， 展示了 半人马 座A星系 内一个 超大质 量黑洞 产生的 影响。
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3.婴儿黑洞出生
美国宇航局最近宣布， 他们第一次观测到附近 一个星系内发生的黑洞 “诞生”过程。这个黑 洞由爆炸的恒星形成。 据“探索新闻”报道， 这个“婴儿”黑洞位于 M-100星系，距地球大约 5000万光年。这一发现 让宇航局陷入兴奋之中， 因为他们终于知道了一 个黑洞的“出生日期”， 进而让科学家对黑洞的 研究达到一个前所未有 的程度。
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4.类星体
艺术概念图，展示了一 个类星体。这个类星体 位于一个星系中央，是 一个超大质量黑洞，四 周被旋转的物质环绕。 类星体是处于早期阶段 的黑洞，可能存在了数 十亿年之久。它们据信 在宇宙古代形成。由于 被物质遮住，发现类星 体并非易事。
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10.万花筒般的彩色
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概念
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具体形成过程
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料 （氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足 够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下， 核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有 能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有 可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能 大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，将再没有什么力能 与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。根据科学家的 猜想物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋 于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一 定程度（史瓦西半径），正象我们
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宇宙弦*
宇宙弦（Cosmic string）是指物质在宇宙中分布排列所
出现的物质弧线。科学家认为，它应出现于宇宙大爆炸 之初，0秒到1秒之间的极短瞬间。此种物质的形态为封 闭的环，可作弦式振荡，所以取名宇宙弦。
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7温度Leabharlann 就辐射谱而言，黑洞与有温度的物体完全一样，而黑 洞所对应的温度，则正比于黑洞视界的引力强度。换 句话说，黑洞的温度取决于它的大小。若黑洞只比太 阳的几倍重，它的温度大约只比绝对零度高出亿分之 一度，而更大的黑洞温度更低。因此这类黑洞所发出 的量子辐射，一律会被大爆炸所留下的2.7K辐射（宇 宙背景辐射）完全淹没。
这是唯一一个人类全程见证它形成的黑洞，也是超新星爆炸能够
形成黑洞的唯一的直接证据。
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3、毁灭
由于霍金辐射的存在，正粒子所带的能量逃出黑洞， 黑洞能量减少，由E=mc^2得其质量也将减少，质量减 少，温度升高。这样，当黑洞损失质量时，它的温度 和发射率增加，因而它的质量损失得更快。
这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计， 因为大黑洞辐射的比较慢，而小黑洞则以极高的速度 辐射能量，直到黑洞的爆炸。
这个30岁的黑洞是距离地球约5000万光年的M100星系中的超新星 “SN1979C”的余烬。根据钱德拉X射线望远镜、美国雨燕卫星、欧洲 宇航局牛顿X射线天文望远镜(XMM-Newton )以及德国伦琴卫星获得的 数据显示一个明亮的X射线源，这个X射线源在1995年到2007年这段观 测期内一直非常稳定，这表明这个天体是一个黑洞，它正在吞噬这颗 超新星和伴星落下的物质。
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Part.2 结构特性
目前公认的理论认为，黑洞只有三个物理量可以测量 到：质量、电荷、角动量。也就是说：对于一个黑洞， 一旦这三个物理量确定下来了，这个黑洞的特性也就 唯一地确定了，这称为黑洞的无毛定理，或称作黑洞 的唯一性定理。但是这个定理却只是限制了经典理论， 没有否认可能有其他量子荷的存在，所以黑洞可以和 大域单极或是宇宙弦共同存在，而带有大域量子荷。 黑洞具有潮汐力，越小的黑洞潮汐力越大。
一幅伪色图片，所用数 据来自于美国宇航局的 斯皮策和哈勃望远镜， 一个超大质量黑洞正向 外喷射巨大的粒子喷流。 宇航局表示，这个喷流 的长度达到10万光年， 体积相当于我们的银河 系。万花筒般的色彩说 明喷流拥有不同的光波。 人马座A星系中央存在 一个超大质量黑洞。宇 航局认为这个黑洞的质 量相当于40亿颗太阳。
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事件视界
事件视界又称为黑洞的视界，事件视界以外 的观察者无法利用任何物理方法获得事件视 界以内的任何事件的资讯，或者受到事件视 界以内事件的影响。事件视界是造成黑洞所 以被称为黑洞的根本原因，不过实际的观测 还没有发现事件视界。
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时间场异常
黑洞周围由于引力强大的因素，理论预期会 发生时间场异常现象，这包含了周围的参考 系拖曳圈及事件视界效应。
2009年10月15 日，《科学》杂志宣布，世界上第一个 “人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过， 这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人们 更好地吸收太阳能。
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Part.7 了解
1.微类星体
这幅图片展示了一个微类星 体。微类星体据信是质量与 恒星相当的小黑洞。如果掉 入这个黑洞，你能够穿过黑 洞的边界，也就是事件视界。 即使尚未被巨大的引力碾碎， 你也无法从这个黑洞的后部 穿出，逃离升天。等待你的 将是无边无际的黑暗，任何 人也看不到你。黑洞之旅将 是一个致命的旅程。如果一 个人胆敢进入黑洞，他/她 最终将被可怕的引力撕裂。
此外，由于时间物理学尚未发展，时间意义 失效的区域，目前物理学还无能力进行探讨。
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Part.3 黑洞的演化过程
1、吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而 被发现的，这一过程被称为吸积。
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2、蒸发
由于黑洞的密度极大，根据公式我们可以知道密度= 质量/体积，为了让黑洞密度无限大，那就说明黑洞的 体积要无限小，然后质量要无限大，这样才能成为黑 洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它 的质量极大，体积极小。但黑洞也有灭亡的那天，按 照霍金的理论，在量子物理中，有一种名为“隧道效 应”的现象，即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能 量低的地方较强，但即使在能量相当高的地方，场强 仍会有分布，对于黑洞的边界来说，这就是一堵能量 相当高的势垒，但粒子仍有可能出去。
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Part.8 结语
美国宇航局2010年11月15日发现地球附近有一个年仅30岁的黑洞， 这也是人类科学史上发现的最年轻的黑洞。
这个最年轻的黑洞是天文学家利用美国宇航局的钱德拉X射线望远 镜发现的，它为观测这类婴儿期天体提供了独一无二的机会。美国宇 航局声称，这个黑洞将能够帮助科学家更好地理解大质量恒星是如何 爆炸的，恒星爆炸后留下的是黑洞还是中子星，以及银河系和其他星 系黑洞的数量。
黑洞上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射 出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
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Part.1 研究历史
历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以大到连光都 无法逃逸的人是英国地理学家John Michell。他在1783年写 给亨利·卡文迪什一封信中提出这个想法的，他认为一个和 太阳同等质量的天体，如果半径只有3公里，那么这个天体 是不可见的，因为光无法逃离天体表面。