黑洞、白洞和虫洞分析
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去可以与之相湮灭的配偶。这个被背弃的粒子
或反粒子，可以跟随其配偶落到黑洞中去，但
是它也可以逃逸到无穷远去，作为从黑洞发出
的辐射而存在。
• 由于黑洞质量越小，其引力场就越小，粒子
逃逸的过程就变得越容易，因此黑洞粒子的
发射率及其表面温度就越大。
• 黑洞向外辐射粒子导致黑洞质量减小，进一
步导致了辐射速率和温度的上升，因而黑洞
围绕这个点有一个直径只有几千米被称为视界的 区域，这里引力强得使任何东西、甚至于连光都 不能逃逸出去，这就是黑洞。
3）在宇宙大爆炸的早期，宇宙的压力和能量是如此
之大，足以使一些物质小团块压缩成为不同尺度和
质量的太初黑洞。
• 黑洞的分类：根据质量、角动量和电荷
1）史瓦西黑洞：最简化的无电荷、无转动的球对称 黑洞； 2）雷斯勒—诺斯特诺姆黑洞：有电荷、无转动的球 对称黑
按照经典物理学，黑洞是不能向外发出辐射的。 可以允许“粒子”从黑洞中逃逸出来。
• 1974年霍金提出黑洞蒸发理论：按照量子力学，
• 量子力学表明，整个空间充满了“虚Hale Waihona Puke Baidu”粒子
反粒子对，它们不断地成对产生、分开，然后
又聚到一块并互相湮灭。
• 在黑洞存在的情形下，虚粒子对中的一个成员
可以落到黑洞里去，留下来的另一个成员就失
的质量就减小得更快。当黑洞的质量变得极
小的时候，它将在一个巨大的、相当于千百
万颗氢弹爆炸的发射中结束自己的历史。
3. 黑洞的寻找
• 白矮星：也称简并矮星，
是一种由电子之间不相容原 理排斥力所支持的稳定恒星， 由电子简并物质构成的小恒 星。
最早发现的白矮星：
天狼星伴星
特征：低光度、高密度、高温度的晚期恒星，被 认为是低质量恒星演化阶段的最终产物。
际物质更加趋向中心，当聚集在一起的质量大到一定程度 的时候，就会坍缩成黑洞。
• 星系中心区域的一些大质量恒星死亡后坍缩成小黑洞，它
们有许多机会相互碰撞而形成更大的黑洞。
2.2 黑洞的蒸发：
• 一般认为，黑洞一旦形成就不会转化为别的什
么东西。黑洞的质量只会因吸进外界的物质而 增加，绝不会因逃脱物质而减少。也就是说，
状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。
银河系中心和类星体中心的超级大黑洞。
2. 黑洞的碰撞和黑洞的蒸发
2.1 黑洞的碰撞：
• 早期宇宙物质的分布相对集中，彼此之间相隔的距离不远，
在各处飘荡着的黑洞很有可能相互遭遇，导致两个具有强
大引力场的天体发生剧烈的碰撞，然后合而为一。
• 在一些星系内部，星系中心的强引力会使邻近的恒星及星
邻域的大部分恒星正在一步步迈进这个阶段，其
中包括太阳，但是仅有大约3%的邻域恒星的质量
足够大，可以进一步转变成超新星。
• 中子星：又名波霎，是恒星演
化到末期经由重力崩溃发生超新 星爆炸之后，可能成为的少数终 点之一。即质量没有达到可以形
成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩
形成的一种介于恒星和黑洞的星
体，其密度比地球上任何物质密
• 如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量，那么原子核之间的
电荷斥力不足以对抗重力，电子会被压入原子核而形成中 子星。
• 白矮星致密的球体拥有几乎像太阳一样的质量，
但是体积只有地球那么大。
• 由于白矮星体内已经没有什么燃料可以燃烧，因
此它们通常只通过发射本身储藏的热量，发出非 常微弱的光。
• 白矮星被认为是一颗恒星的生命终点，我们银河
世界的对称性：即世界上任何一种物质都会有一种
反物质与它对称。例如，现已证实的电子与反电子， 质子与反质子，它们大小相等，正负相反，完全对 称。如若两者相遇，就会湮灭。
• 如果存在一种东西能落进去而不能跑出来的称作黑
洞的物体，那就应该存在东西能跑出来而不能落进
去的另一种物体。人们把后者称作白洞。
• 白洞与黑洞相对称。在所有关于黑洞的方程中，将时间
第四节 黑洞、白洞和虫洞
东华理工大学
主要内容
• 黑洞的形成与寻找
• 虫洞 • 白洞
• 黑洞、虫洞和白洞之间的关系
一、黑洞
• 黑洞的成因与分类； • 黑洞的碰撞和黑洞的蒸发
• 黑洞的寻找
1. 黑洞的成因与分类
• 概述：1）黑洞是我
们宇宙中最奇怪、 最神秘的物体。天 文学家相信在宇宙 中有无数的黑洞， 并且认为黑洞是涵 盖了一切事物开始 的关键。
白矮星：恒星濒临死亡时生命形态
• 形成过程：在红巨星阶段
的末期，恒星的中心会因 为温度、压力不足或者核 融合达到铁阶段而停止产 生能量，恒星外壳的重力 会压缩恒星产生一个高密 度的天体。
白矮星
•大部分恒星演化过程都包含白矮星阶段。由于很多恒星
会通过新星或者超新星爆发将外壳抛出，一些质量略大 的恒星也可能最终演化成白矮星。
• 可以这样说，中子星就是一个巨大的原子核。中
子星的密度就是原子核的密度。中子星的质量非 常大由于巨大的质量就连光线都是呈抛物线挣脱。
• 白矮星被压缩成中子星的过程中恒星遭受剧
烈的压缩使其组成物质中的电子并入质子转 化成中子。
• 密度：1011kg/cm3，为水的密度的一百万倍。
中子星是除黑洞外密度最大的星体，同黑洞 一样，也是20世纪60年代最重大的发现之一。
• 爱因斯坦把空间比喻成一个有弹性的平面，比如说
像气球皮。如果把一个球放到这个平面上，它就会 出现一个凹陷。球越重越大，凹陷也越深。人们把 这形象地称为引力井。如果物质被引力吸入井中， 它将永远告别这个宇宙，而可能以另外的形式出现 在井的那一端。
• 黑洞是引力极强的、理论上存在的宇宙体。
二、白洞
• 白洞也是理论预言的一种天体。其理论依据是物质
3）克尔黑洞：无电荷但有转动的黑洞
4）克尔—纽曼黑洞：又带电荷又有转动的黑洞。
• 众所周知，黑洞是看不见的，因此科学家们只
能依靠它发出的辐射和对相邻恒星的万有引力
作用来判定它的存在。
• 一般来讲，天文学家们将黑洞分为两类：星状
黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相
当于几个太阳的恒星坍缩形成，而超大质量星
固定轴环绕
年轻白矮星
白矮星吃彗星
一对投石器
正在形成的白矮星
• 白矮星的内部不再有物质进行核融合反应，因此
恒星不再有能量产生，也不再由核融合的热来抵
抗重力崩溃；它是由极端高密度的物质产生的电
子简并压力来支撑。
• 物理学上，对一颗没有自转的白矮星，电子简并
压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量，也就 是钱德拉塞卡极限。
• 根据爱因斯坦广义相对论，时空不能脱离物质而存
在。空间的曲率由其所包含的物质或与物质等价的 能量而决定。我们的宇宙本身就是一个扭曲得很厉 害的多连通时空，不过“虫洞”时开时合，比较难 找。
• 更有创意的一种意见认为，可以人为设法制造“虫
洞” 。
• 虽然，“虫洞”问题的研究还只是刚刚起步，但却
引起越来越多的人的兴趣。因为人们认识到，“虫 洞”不仅有可能成为星际旅行的捷径，而且它冲破 了以往对宇宙结局的悲观成见，其意义之深远不可 估量。
• 根据科学家的计算，当老年恒星的质量大于
十个太阳的质量时，它就有可能最后变为一 颗中子星，而质量小于十个太阳的恒星往往 只能变化为一颗白矮星。
3. 黑洞的寻找
• 黑洞与白矮星、中子星一样，都是先有理论
预言然后开始实际的寻找。随着白矮星和中
子星的相继发现，寻找黑洞就成为天文学家
需要解决的一个课题。
黑洞吞噬恒星
黑洞吞噬恒星
• 现在，天文学家用这种方法已确定了多个黑洞
候选者，其中最佳候选者当数作为发射这种强 大的X射线的双星系统之一的天鹅X-1。
• 正如霍金所言，对这种现象的最好解释是，物
质从可见星的表面被吹起来，当它落向不可见 的伴星之时，发展成螺旋状的轨道，并且变得 非常热而发出X射线。
个宇宙的大门，所有通过黑洞的物质都将进入外部 的时空。
• 科学家认为，我们的宇宙有可能通过黑洞与其他宇
宙相互连接，其他宇宙之间也会相互连接。所谓 “虫洞”就是连接不同宇宙之间或同一宇宙中的不 同地点之间的某种隧道。
• 物质可以通过这个隧道进入到不同的宇宙或同一宇
宙的不同地点。不仅如此，在“虫洞”的一个尽头 的时间不一定与另一个尽头的时间一致。
目前最大最古老的黑洞 2004.6月，美国斯坦福大学
2）黑洞是根据现代的广义相对论所预言的， 在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体和 星体（并非为一个“洞”）。黑洞是由质量足 够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后， 发生引力坍缩而形成。黑洞的质量是如此之大， 它产生的引力场是如此之强，以致于任何物质 和辐射都无法逃逸，就连光也逃逸不出来。由 于类似热力学上完全不反射光线的黑体，故名 为黑洞。在黑洞的周围，是一个无法侦测的事 件视界，标志着无法返回的临界点。
量加一个负号就能适合于白洞。白洞也有一个视界。
• 与黑洞相反，所有物质和能量都不能进入白洞的视界，
而只能从其视界内部喷射出来。白洞是宇宙中的喷射源， 以与黑洞吞噬物质相反的方式向外界喷射物质和能量。
• 宇宙创生的大爆炸理论描述了我们现在所观测到的宇宙
中的一切都是源于137亿年前的一个物质奇点。这个奇 点就很符合白洞所描述的概念。不过，白洞目前还只是 一种理论模型，尚未被观测所证实，究竟是否存在，还 有待于今后进一步探索。
人类发现第一个来自遥远深空（除太阳）的X射线源，也 是迄今从地球上所监测到的最强X射线源之一。然而，这 个X射线源，2011年6月再次被钱德拉空间天文台探测到。
• 黑洞的巨大引力甚至扭曲了空间和时间。物理学的
定律在黑洞的中心失去了意义。
• 没人可以看到黑洞的内部，但数学家却可以证明。
计算的结果可能大大出乎人们的想像——黑洞可能 是通向其他宇宙的大门。
黑洞的质量没有上限，
甚至是太阳的数亿倍
质量仅为太阳的3.8倍 XTE J1650-500 直径仅25公里
美天文学家发现最小黑洞 2001.4.28
• 成因：1）一个大质量的恒
星在其生命最后阶段会因自 身的引力而坍缩。它自身的 引力是如此之强，使它的核 坍塌直至成为一个没有大小、 密度极大的数学上的点。
• 虽然，黑洞并不发光，不能直接观测到，但
它与周围物体有相互作用，所以天文学家还
是可以利用多种间接的方法寻找黑洞。
• 当一颗超新星爆发时，恒星的核一般要塌缩成中
子星，但如果这个核的质量大于三个太阳，它就 会变成黑洞了。
• 现在普遍认为，寻找黑洞最好从X射线双星着手。
如果一个发射强大的X射线的双星系统中有一颗子 星看不见，又可根据另一颗可见子星的轨道运动 估计出看不见的子星的质量远大于中子星质量的 上限，那么这个发射X射线的天体不应是中子星， 很可能是黑洞。
度大相当多倍。
非常靠近地球 的中子
• 形成过程：
• 恒星在核心的氢于核聚变反应中耗
尽，完全转变成铁时便无法从核聚
变中获得能量。失去热辐射压力支 撑的外围物质受重力牵引会急速向 核心坠落，有可能导致外壳的动能 转化为热能向外爆发产生超新星爆
炸，或者根据局恒星质量的不同，
整个恒星被压缩成白矮星、中子星 以至黑洞。
黑洞发出的强X射线
引力强大的黑洞
1964年，美籍天文学家 Riccardo Giacconi检测 到了来自天鹅座的X射 线源，是一个由蓝超巨 （HDE226868）和一 个致密星构成的双星系 统，这个致密星已经被 确认为大约为8.7倍太阳 质量的黑洞。距离地球 6000光年。
天鹅X-1中的黑洞 吞噬着蓝超巨星的物质
• 黑洞只有在靠近另外一颗恒
星时才会被探测到。黑洞强 大的引力将它附近恒星的气 流高速拉到自己身上，它就 像一口无底的深井，吸着四 周的一切。气体向黑洞倾泄
黑洞
在黑洞周围形成一个旋涡叫吸积盘。气体间强烈 的摩擦使旋转的气体变热发出强光，最热的部分 达到1亿摄氏度，这些气体在坠向黑洞时会发出X 射线。
望远镜下的中子星
• 中子星与白矮星的区别： • 白矮星的密度虽然大，但还在正常物质结构能达
到的最大密度范围内：电子还是电子，原子核还 是原子核；
• 在中子星里，压力是如此之大，白矮星中的简并
电子压再也承受不起了：电子被压缩到原子核中， 同质子中和为中子，使原子变得仅由中子组成。 而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形 成的。
二、虫洞
• 作为时空隧道的“虫洞”越来越引起人
们的关注。这首先是因为它是星际航行 的捷径。例如，从地球飞往最近的恒星 半人马座比邻星，将要飞行4光年的旅程， 而通过“虫洞”却只需几小时。那么， 究竟什么是“虫洞”？这要从宇宙大爆 炸学说和爱因斯坦广义相对论说起。
• 根据爱因斯坦广义相对论，一个黑洞就是通往另一
或反粒子，可以跟随其配偶落到黑洞中去，但
是它也可以逃逸到无穷远去，作为从黑洞发出
的辐射而存在。
• 由于黑洞质量越小，其引力场就越小，粒子
逃逸的过程就变得越容易，因此黑洞粒子的
发射率及其表面温度就越大。
• 黑洞向外辐射粒子导致黑洞质量减小，进一
步导致了辐射速率和温度的上升，因而黑洞
围绕这个点有一个直径只有几千米被称为视界的 区域，这里引力强得使任何东西、甚至于连光都 不能逃逸出去，这就是黑洞。
3）在宇宙大爆炸的早期，宇宙的压力和能量是如此
之大，足以使一些物质小团块压缩成为不同尺度和
质量的太初黑洞。
• 黑洞的分类：根据质量、角动量和电荷
1）史瓦西黑洞：最简化的无电荷、无转动的球对称 黑洞； 2）雷斯勒—诺斯特诺姆黑洞：有电荷、无转动的球 对称黑
按照经典物理学，黑洞是不能向外发出辐射的。 可以允许“粒子”从黑洞中逃逸出来。
• 1974年霍金提出黑洞蒸发理论：按照量子力学，
• 量子力学表明，整个空间充满了“虚Hale Waihona Puke Baidu”粒子
反粒子对，它们不断地成对产生、分开，然后
又聚到一块并互相湮灭。
• 在黑洞存在的情形下，虚粒子对中的一个成员
可以落到黑洞里去，留下来的另一个成员就失
的质量就减小得更快。当黑洞的质量变得极
小的时候，它将在一个巨大的、相当于千百
万颗氢弹爆炸的发射中结束自己的历史。
3. 黑洞的寻找
• 白矮星：也称简并矮星，
是一种由电子之间不相容原 理排斥力所支持的稳定恒星， 由电子简并物质构成的小恒 星。
最早发现的白矮星：
天狼星伴星
特征：低光度、高密度、高温度的晚期恒星，被 认为是低质量恒星演化阶段的最终产物。
际物质更加趋向中心，当聚集在一起的质量大到一定程度 的时候，就会坍缩成黑洞。
• 星系中心区域的一些大质量恒星死亡后坍缩成小黑洞，它
们有许多机会相互碰撞而形成更大的黑洞。
2.2 黑洞的蒸发：
• 一般认为，黑洞一旦形成就不会转化为别的什
么东西。黑洞的质量只会因吸进外界的物质而 增加，绝不会因逃脱物质而减少。也就是说，
状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。
银河系中心和类星体中心的超级大黑洞。
2. 黑洞的碰撞和黑洞的蒸发
2.1 黑洞的碰撞：
• 早期宇宙物质的分布相对集中，彼此之间相隔的距离不远，
在各处飘荡着的黑洞很有可能相互遭遇，导致两个具有强
大引力场的天体发生剧烈的碰撞，然后合而为一。
• 在一些星系内部，星系中心的强引力会使邻近的恒星及星
邻域的大部分恒星正在一步步迈进这个阶段，其
中包括太阳，但是仅有大约3%的邻域恒星的质量
足够大，可以进一步转变成超新星。
• 中子星：又名波霎，是恒星演
化到末期经由重力崩溃发生超新 星爆炸之后，可能成为的少数终 点之一。即质量没有达到可以形
成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩
形成的一种介于恒星和黑洞的星
体，其密度比地球上任何物质密
• 如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量，那么原子核之间的
电荷斥力不足以对抗重力，电子会被压入原子核而形成中 子星。
• 白矮星致密的球体拥有几乎像太阳一样的质量，
但是体积只有地球那么大。
• 由于白矮星体内已经没有什么燃料可以燃烧，因
此它们通常只通过发射本身储藏的热量，发出非 常微弱的光。
• 白矮星被认为是一颗恒星的生命终点，我们银河
世界的对称性：即世界上任何一种物质都会有一种
反物质与它对称。例如，现已证实的电子与反电子， 质子与反质子，它们大小相等，正负相反，完全对 称。如若两者相遇，就会湮灭。
• 如果存在一种东西能落进去而不能跑出来的称作黑
洞的物体，那就应该存在东西能跑出来而不能落进
去的另一种物体。人们把后者称作白洞。
• 白洞与黑洞相对称。在所有关于黑洞的方程中，将时间
第四节 黑洞、白洞和虫洞
东华理工大学
主要内容
• 黑洞的形成与寻找
• 虫洞 • 白洞
• 黑洞、虫洞和白洞之间的关系
一、黑洞
• 黑洞的成因与分类； • 黑洞的碰撞和黑洞的蒸发
• 黑洞的寻找
1. 黑洞的成因与分类
• 概述：1）黑洞是我
们宇宙中最奇怪、 最神秘的物体。天 文学家相信在宇宙 中有无数的黑洞， 并且认为黑洞是涵 盖了一切事物开始 的关键。
白矮星：恒星濒临死亡时生命形态
• 形成过程：在红巨星阶段
的末期，恒星的中心会因 为温度、压力不足或者核 融合达到铁阶段而停止产 生能量，恒星外壳的重力 会压缩恒星产生一个高密 度的天体。
白矮星
•大部分恒星演化过程都包含白矮星阶段。由于很多恒星
会通过新星或者超新星爆发将外壳抛出，一些质量略大 的恒星也可能最终演化成白矮星。
• 可以这样说，中子星就是一个巨大的原子核。中
子星的密度就是原子核的密度。中子星的质量非 常大由于巨大的质量就连光线都是呈抛物线挣脱。
• 白矮星被压缩成中子星的过程中恒星遭受剧
烈的压缩使其组成物质中的电子并入质子转 化成中子。
• 密度：1011kg/cm3，为水的密度的一百万倍。
中子星是除黑洞外密度最大的星体，同黑洞 一样，也是20世纪60年代最重大的发现之一。
• 爱因斯坦把空间比喻成一个有弹性的平面，比如说
像气球皮。如果把一个球放到这个平面上，它就会 出现一个凹陷。球越重越大，凹陷也越深。人们把 这形象地称为引力井。如果物质被引力吸入井中， 它将永远告别这个宇宙，而可能以另外的形式出现 在井的那一端。
• 黑洞是引力极强的、理论上存在的宇宙体。
二、白洞
• 白洞也是理论预言的一种天体。其理论依据是物质
3）克尔黑洞：无电荷但有转动的黑洞
4）克尔—纽曼黑洞：又带电荷又有转动的黑洞。
• 众所周知，黑洞是看不见的，因此科学家们只
能依靠它发出的辐射和对相邻恒星的万有引力
作用来判定它的存在。
• 一般来讲，天文学家们将黑洞分为两类：星状
黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相
当于几个太阳的恒星坍缩形成，而超大质量星
固定轴环绕
年轻白矮星
白矮星吃彗星
一对投石器
正在形成的白矮星
• 白矮星的内部不再有物质进行核融合反应，因此
恒星不再有能量产生，也不再由核融合的热来抵
抗重力崩溃；它是由极端高密度的物质产生的电
子简并压力来支撑。
• 物理学上，对一颗没有自转的白矮星，电子简并
压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量，也就 是钱德拉塞卡极限。
• 根据爱因斯坦广义相对论，时空不能脱离物质而存
在。空间的曲率由其所包含的物质或与物质等价的 能量而决定。我们的宇宙本身就是一个扭曲得很厉 害的多连通时空，不过“虫洞”时开时合，比较难 找。
• 更有创意的一种意见认为，可以人为设法制造“虫
洞” 。
• 虽然，“虫洞”问题的研究还只是刚刚起步，但却
引起越来越多的人的兴趣。因为人们认识到，“虫 洞”不仅有可能成为星际旅行的捷径，而且它冲破 了以往对宇宙结局的悲观成见，其意义之深远不可 估量。
• 根据科学家的计算，当老年恒星的质量大于
十个太阳的质量时，它就有可能最后变为一 颗中子星，而质量小于十个太阳的恒星往往 只能变化为一颗白矮星。
3. 黑洞的寻找
• 黑洞与白矮星、中子星一样，都是先有理论
预言然后开始实际的寻找。随着白矮星和中
子星的相继发现，寻找黑洞就成为天文学家
需要解决的一个课题。
黑洞吞噬恒星
黑洞吞噬恒星
• 现在，天文学家用这种方法已确定了多个黑洞
候选者，其中最佳候选者当数作为发射这种强 大的X射线的双星系统之一的天鹅X-1。
• 正如霍金所言，对这种现象的最好解释是，物
质从可见星的表面被吹起来，当它落向不可见 的伴星之时，发展成螺旋状的轨道，并且变得 非常热而发出X射线。
个宇宙的大门，所有通过黑洞的物质都将进入外部 的时空。
• 科学家认为，我们的宇宙有可能通过黑洞与其他宇
宙相互连接，其他宇宙之间也会相互连接。所谓 “虫洞”就是连接不同宇宙之间或同一宇宙中的不 同地点之间的某种隧道。
• 物质可以通过这个隧道进入到不同的宇宙或同一宇
宙的不同地点。不仅如此，在“虫洞”的一个尽头 的时间不一定与另一个尽头的时间一致。
目前最大最古老的黑洞 2004.6月，美国斯坦福大学
2）黑洞是根据现代的广义相对论所预言的， 在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体和 星体（并非为一个“洞”）。黑洞是由质量足 够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后， 发生引力坍缩而形成。黑洞的质量是如此之大， 它产生的引力场是如此之强，以致于任何物质 和辐射都无法逃逸，就连光也逃逸不出来。由 于类似热力学上完全不反射光线的黑体，故名 为黑洞。在黑洞的周围，是一个无法侦测的事 件视界，标志着无法返回的临界点。
量加一个负号就能适合于白洞。白洞也有一个视界。
• 与黑洞相反，所有物质和能量都不能进入白洞的视界，
而只能从其视界内部喷射出来。白洞是宇宙中的喷射源， 以与黑洞吞噬物质相反的方式向外界喷射物质和能量。
• 宇宙创生的大爆炸理论描述了我们现在所观测到的宇宙
中的一切都是源于137亿年前的一个物质奇点。这个奇 点就很符合白洞所描述的概念。不过，白洞目前还只是 一种理论模型，尚未被观测所证实，究竟是否存在，还 有待于今后进一步探索。
人类发现第一个来自遥远深空（除太阳）的X射线源，也 是迄今从地球上所监测到的最强X射线源之一。然而，这 个X射线源，2011年6月再次被钱德拉空间天文台探测到。
• 黑洞的巨大引力甚至扭曲了空间和时间。物理学的
定律在黑洞的中心失去了意义。
• 没人可以看到黑洞的内部，但数学家却可以证明。
计算的结果可能大大出乎人们的想像——黑洞可能 是通向其他宇宙的大门。
黑洞的质量没有上限，
甚至是太阳的数亿倍
质量仅为太阳的3.8倍 XTE J1650-500 直径仅25公里
美天文学家发现最小黑洞 2001.4.28
• 成因：1）一个大质量的恒
星在其生命最后阶段会因自 身的引力而坍缩。它自身的 引力是如此之强，使它的核 坍塌直至成为一个没有大小、 密度极大的数学上的点。
• 虽然，黑洞并不发光，不能直接观测到，但
它与周围物体有相互作用，所以天文学家还
是可以利用多种间接的方法寻找黑洞。
• 当一颗超新星爆发时，恒星的核一般要塌缩成中
子星，但如果这个核的质量大于三个太阳，它就 会变成黑洞了。
• 现在普遍认为，寻找黑洞最好从X射线双星着手。
如果一个发射强大的X射线的双星系统中有一颗子 星看不见，又可根据另一颗可见子星的轨道运动 估计出看不见的子星的质量远大于中子星质量的 上限，那么这个发射X射线的天体不应是中子星， 很可能是黑洞。
度大相当多倍。
非常靠近地球 的中子
• 形成过程：
• 恒星在核心的氢于核聚变反应中耗
尽，完全转变成铁时便无法从核聚
变中获得能量。失去热辐射压力支 撑的外围物质受重力牵引会急速向 核心坠落，有可能导致外壳的动能 转化为热能向外爆发产生超新星爆
炸，或者根据局恒星质量的不同，
整个恒星被压缩成白矮星、中子星 以至黑洞。
黑洞发出的强X射线
引力强大的黑洞
1964年，美籍天文学家 Riccardo Giacconi检测 到了来自天鹅座的X射 线源，是一个由蓝超巨 （HDE226868）和一 个致密星构成的双星系 统，这个致密星已经被 确认为大约为8.7倍太阳 质量的黑洞。距离地球 6000光年。
天鹅X-1中的黑洞 吞噬着蓝超巨星的物质
• 黑洞只有在靠近另外一颗恒
星时才会被探测到。黑洞强 大的引力将它附近恒星的气 流高速拉到自己身上，它就 像一口无底的深井，吸着四 周的一切。气体向黑洞倾泄
黑洞
在黑洞周围形成一个旋涡叫吸积盘。气体间强烈 的摩擦使旋转的气体变热发出强光，最热的部分 达到1亿摄氏度，这些气体在坠向黑洞时会发出X 射线。
望远镜下的中子星
• 中子星与白矮星的区别： • 白矮星的密度虽然大，但还在正常物质结构能达
到的最大密度范围内：电子还是电子，原子核还 是原子核；
• 在中子星里，压力是如此之大，白矮星中的简并
电子压再也承受不起了：电子被压缩到原子核中， 同质子中和为中子，使原子变得仅由中子组成。 而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形 成的。
二、虫洞
• 作为时空隧道的“虫洞”越来越引起人
们的关注。这首先是因为它是星际航行 的捷径。例如，从地球飞往最近的恒星 半人马座比邻星，将要飞行4光年的旅程， 而通过“虫洞”却只需几小时。那么， 究竟什么是“虫洞”？这要从宇宙大爆 炸学说和爱因斯坦广义相对论说起。
• 根据爱因斯坦广义相对论，一个黑洞就是通往另一