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普通天文學/黑洞歷史

來自華夏公益教科書

黑洞概念

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一個質量太大而無法完全抵消自身引力的恆星的概念並不新鮮,至少可以追溯到18世紀後半葉。英國科學家約翰·米歇爾和法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯都提出了具有黑洞一般特徵的“暗星”。然而,這樣的概念完全是在沒有任何關於“正常”恆星如何產生能量的現實理解的情況下提出的,因此該概念只是一個奇特的想法,當時並沒有得到認真考慮。

對於這種奇異恆星最終產物的更現實的描述要等到愛因斯坦的廣義相對論,這實際上是一種看待引力的新方法。緊隨愛因斯坦理論之後的是施瓦西關於黑洞有效理論尺寸的研究,將黑洞限制在今天稱為“施瓦西球面”的範圍內。

然而,甚至沒有達成關於如何稱呼它們的共識——它們被各種稱為“暗星”,甚至“凍結星”——直到物理學家約翰·惠勒在1967年的一次演講中使用“黑洞”一詞。

其他的考慮因素包括黑洞是否在旋轉,或者是否透過尚未探測到的“霍金輻射”發射粒子,或者是否有任何“資訊”(在物理學中使用的方式)可以從黑洞中提取,等等。

儘管如此,黑洞的基本概念仍然是其引力強度足以將表面上的逃逸速度提高到光速或更高。在這種情況下,沒有任何能量能夠將單個粒子從黑洞中分離出來,包括被稱為“光子”的本質上無質量的粒子。雖然量子物理學可能承認亞原子粒子可以在極長的時間內滲透“事件視界”(黑洞的有效表面),但一般定義仍然成立。

由於黑洞的性質,任何精確的視覺探測都是不可能的(除了比我們人類更近的地方),我們可能永遠無法真正看到一個黑洞。然而,正如上一節所討論的,有充足的證據表明黑洞確實存在。有“太陽”質量的黑洞,這意味著它們的質量與我們太陽的質量相同(儘管大多數自然黑洞必須比太陽更重),一直到質量是太陽質量數百萬到數十億倍的黑洞,其中許多似乎位於星系的中心。http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?media_id=142531021

第一個觀測證據(雖然有些間接)來自1964年,當時人們發現來自天鵝座的一個強烈的X射線源。這種X射線的性質與預測中從帶電粒子繞著一個極度緻密且巨大的天體(一個黑洞)的引力場螺旋下降而產生的相同。

自從1964年發現天鵝座X-1以來,數百個其他黑洞候選者透過相同的方法被發現。

今天,沒有一個嚴肅的天文學家或物理學家會懷疑黑洞的存在。細節可能還存在不足,但它們的真實性,就所有意圖和目的而言,得到了充分的證實。

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