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一顆年老且巨大的星球在 生命即將結束時,會塌陷入自體之中,變成體積微小、密度卻極重的物體, 其重力比一百萬個太陽還大。它可吸入任何物體,甚至光線,形成一個看不到任何東西的區域,它就是「黑洞」。
黑洞吸入物質、黑洞兩極噴流:
黑洞雖然是平時無法目視得到的超巨大重力場區域,它形成後會一直吸入鄰近的物質, 在這些星際物質包圍下更不易曝露出它的存在。在1997年起,哈柏太空望遠鏡利用紅外光可穿透這些物質雲氣的特性,仿如照妖鏡般地證實了它們的存在。因為黑洞中心通常都具有強烈的磁場和高速的自轉, 以致於在它的磁場兩極被發現有周期性、量子性的物質噴流現象。不旋轉的黑洞是依據數學方成式解出的.旋轉黑洞則是在考慮現實狀況下加入條件後修改而成的.不過不含角動量的恆星不無可能存在,靜止黑洞模型有其存在價值,名為休華茲希特黑洞.一般相信黑洞是由一些巨大的恆星燃燒完了因冷卻而使星體向內坍縮。因為質量太大阻止變成超新星反而繼續坍縮成黑洞 要找出黑洞是藉由旁敲側擊的方式 如果一個點應該有光線而沒有光線或這點附近的光線有曲折。
天文學家首度觀測到五千萬光年外,M87星系中心黑洞附近的區域,他們發現到一個不可思議的現象,一道強大的次原子束噴流,以近乎光速的速度由星系中心向外噴出,而且噴出的範圍達數千光年遠!這些天文學家是利用歐洲與美國的電波望遠鏡,才得到這高解析度的影像資料。
左圖上:特大天線陣(VLA)在1989年二月所拍攝M87電波影像,顯示出巨大的泡狀結構,科學家認為這道噴流是來至黑洞所發射的次原子束。右圖上:哈柏太空望遠鏡(HST)在1998年二月所拍攝到M87可見光影像,顯示出有高速的噴流由核心射出,估計這噴流是由一個三十億倍太陽質量的黑洞所產生。
黑洞吞食星球時,會先猛烈吸引星球外圍的氣體。這些氣體會在黑洞四周形成圓盤狀的漩渦,快速繞著黑洞旋轉,最後掉入黑洞。黑洞就藉著不斷吸入的物質和光,愈長愈大。
當圓盤狀的旋轉氣體和四周的氣體摩擦時,溫度逐漸上昇,最後到達攝氏數百萬度以上,並放射出強烈的愛克司光(X光)。X光的強度,會因氣體圓盤的急速旋轉而產生不規則的變化。科學家便利用人造衛星,追蹤這種不穩定的X光源,來搜尋出黑洞的所在。目前已發現位於銀河系天鵝座的天鵝X-1星,很可能就是一個是離地球最近的黑洞。由於黑洞充滿驚奇與不可思議,關於它的種種,仍然有待科學家更進一步的探討和研究。

廣義相對論與黑洞

狹義相對論把質量和能量,時間和空間聯繫起來。廣義相對論再把質能和時空聯繫起來 。
廣義相對論認為任何物質的運動都與引力場有關。
重力是時空裡一個扭曲的「場」,而這個扭曲的場是由於質量的存在所造成的。當考慮微弱的重力場時,它可被簡化為牛頓理論。
它的一些奇異結果包括在強大的重力場下,時空被扭曲,因此光線亦會被扭曲;並且如鐘錶在強大的重力場下行得 較慢;木棒在強大的重力場下變得較短。太陽的重力場會使通過太陽附近的星光彎曲 ,產生重力透鏡效應。
物體在外太空中前進, 除非進入行星或恆星的重力場所形成的時空彎曲範圍內,否則它將永遠循直線運行。物體以高速前進時, 若受重力場影響,將會偏離原路徑。


黑洞名稱的由來和演進
1969年美國科學家約翰.惠勒所創
1783年劍橋的學監約翰.米歇爾在「倫敦皇家學會哲學學報」指出,一個質量足夠大並足夠緊緻的恆星會有如此強大的引力場,以至於連光線都不能逃逸。這是我們現在稱之為黑洞的物體。
黑洞是科學史上極為罕見的情形之一,在沒有任何觀測到的證據證明其理論是正確的情形下,作為數學的模型被發展的非常詳盡的地步。
加拿大科學家威納.依斯雷爾在1967年指出,根據廣義相對論,非旋轉的黑洞必須是非常簡單完美的球型,其大小只依賴於他們的質量,並且任何兩個這樣同質量的黑洞必須是等同的。
任何非旋轉恆星,不管其形狀和結構如何複雜,在引力塌縮之後都將終結成一完美的球形黑洞,其大小只依賴於他的質量。

黑洞無毛定理

大衛.羅賓遜引用布蘭登.卡特和史蒂芬.霍金的理論證明在引力塌縮之後一個黑洞最終必須演變成一種能夠旋轉,但是不能搏動的態,並且大小和形狀只取決與它的質量和旋轉速度,與塌縮成為黑洞的原先物體的性質無關。羅傑.彭羅斯和史蒂芬.霍金根據廣義相對論指出在黑洞中必然存在無限大密度和時空曲率的奇點,在此奇點,科學定律和預言將來的能力都會失效 。

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