黑洞物理

本文对牛顿力学中的黑洞理论,广义相对论的黑洞理论,黑洞天体物理,黑洞量子力学及黑洞热力学作一综述。并对黑洞物理学特别是黑洞热力学中的一些问题作较详细的讨论。也介绍了这方面的研究动态和可能值得进一步探讨的问题。     

双黑洞并合与黑洞逆向吸积

黑洞是广义相对论理论预言的天体,也是很多天文现象,如类星体、活动星系核、喷流、吸积盘的中心引擎。根据广义相对论,宇宙中的黑洞可以由质量和自旋两个参数来描述。对比黑洞质量的测定,自旋的测量较为困难。但自旋的方向与很多天文现象密切相关。如果黑洞自旋方向与吸积盘的转动方向一致,将形成正向吸积的天文现象;反之,如果黑洞自旋的与吸积盘的转动方向相反,将形成逆向吸积的天文现象。利用宽线区尺度与光学光度之间的关系,最近的研究发现了逆向吸积盘的可能候选体。利用双黑洞并合的物理图像提出了一种逆向吸积盘的物理形成机制,并定量计算了相关的逆向吸积盘形成率。发现了超大质量双黑洞系统的质量比分布与类星体逆向吸积盘的形成率之间存在定量关系,该定量关系可以通过未来的空间引力波探测以及逆向吸积盘的探测进行检验。     

原初黑洞简介

原初黑洞简介英国著名物理学家霍金在７０年代提出了原初黑洞的概念：在宇宙开始膨胀的“大爆炸”期间，巨大的爆炸力可将一定数量的物质挤压得极度致密；从而形成了黑洞。分析计算表明，这种黑洞的质量范围较广，可小到十万分之一克（１０－５克）左右，半径１０－３３厘...     

Blazar黑洞质量

与吸积率和爱丁顿吸积率的比率一道,黑洞质量也是活动星系核的一个基本参数。我们采用谢光中等的新方法去估计了21个blazar样本的黑洞质量(MH),同时运用了MBH-σ相关分析方法来估计同一个blazar样本的黑洞质量(Mσ),通过对两种不同方法所得样本黑洞质量的比较,我们发现(1)MH系统的小于Mσ,但是对于大多数blazar样本来说Mσ和MH之间的差别很小;(2)在Mσ和MH之间存在着一个有意义的相关性,相关系数为r=0.832,p≤1.0×10-4。以上述的这些性质和活动星系核标准模型为基础,我们证明了这两种方法所得的黑洞质量Mσ和MH之间的系统差异是因为Mσ描述的是宽发射线区(r≤rb)的黑洞质量,而MH描述的是黑洞周围在最内层轨道附近的连续发射区的质量。这就是说Mσ应该是被过度估计了。由Mσ和中心黑洞质量MH*的关系,我们再次计算中心黑洞质量MH*,并且发现中心黑洞质量MH*和MH几乎是相同的。     

恒星级黑洞

恒星级黑洞瑞林黑洞这个名词是美国物理学家惠勒在１９６８年发表的一篇题为“我们的宇宙,已知的和未知的”文章中首先提出来的。他不愿意用“引力坍缩物体”这样累赘的词汇,便创造了“黑洞”这样一个较简洁、概括性较好而又响亮、有力的名词。每颗恒星都是靠两种力来保...     

黑洞证认的新进展

黑洞是广义相对论的一个重要理论问题，它的存在与否一直是物理学家和天文学家关心的焦点。特别是由于近几年大量先进的观测设备投入使用和观测方法的改进，使得黑洞证认工作有了巨大的进展，成为当今天文学的一个热点。重点综述了恒星级黑洞和星系核的超大质量黑洞的各种天文观测证据，并介绍了与黑洞相关的天体物理学的一些重要前沿。讨论了正在开展的国际重大项目和探索原初黑洞的初步结果，并且展望了未来寻找黑洞天文观测证据的前景和对观测研究的建议。     

Kerr黑洞的角动量

本文指出,计算Kerr黑洞角动量应考虑散射电子的逆向吸积效应.同时提出用顺、逆向粒子的最小圆轨道半径作为黑洞俘截粒子的有效截面重要标志,从而大大简化了问题的计算。对K.S.Thorne的结果,本文给出了几种修正.     

星暴与黑洞有关

钱德拉塞卡X射线天文台的最新结果表明,称为星暴的恒星形成活动对中等质量和特大质量黑洞的产生是至关重要的。 星暴星系是以异常高的恒星形成率和继之的恒星爆发为特征的。这种形成过程在星暴星系里经常是非常激烈的,以致热气体泡逸出星系范围。 西北大学的扎第和他的同事最近让“钱德拉塞卡”瞄准距我们2500光年,离银河系中心疑似特大质量黑     

星系核中的黑洞

根据最近的观测发现,有较多的迹象表明,在M87的星系核中可能存在着大质量的黑洞。M87是一个特殊的巨椭圆星系(EO),它之所以特殊,在于它除了具有一个通常的核(core)之外,还有一个极亮的核心,这个核心不仅光度很大、颜色发兰,     

X射线与黑洞

X射线的光子能量是其光学对应体的千倍,能量范围比可见光宽几千倍,它还同宇宙中一些激变事件例如在极端引力压迫下的恒星爆发,或物质以接近光速的急速回旋有关,因此在现代天文学中,X射线是认识宇宙现象的有力工具,在探测黑洞方面更具有其他辐射无可比拟的功能。     

张力透镜探黑洞

宇宙就像看似无尽的海洋,到处都是恒星、星系和星云。在其中,我们看到了启发整个人类历史的银和星座。但有一种天体我们仍不了解,它的存在就是一个尚未解决的问题:黑洞是什么?它与它周围的时空是如何绑定的?就像海洋中的漩涡一样,旋转的黑洞在它们周围形成了漩涡状的时空。     

观测到双黑洞

科学家第一次在一个星系中观测到两个大质量黑洞。宇航局钱德拉塞卡X射线天文台的一张图像揭示在星系NGC6240的核心有两个很近的天体在同一轨道里彼此环绕着。     

黑洞双星的形成

目前,观测证认的黑洞双星在黑洞质量分布上存在一峰值,但是还没有比较完备的理论可以解释,试图对该分布规律给出较合理的解释．鉴于恒星的氦(He)核在黑洞形成中所扮演角色的重要性,将He核质量与黑洞初始质量联系起来．根据Fryer等人的二维核塌缩模拟的结果,找到了一拟合关系,从而根据He核大小可以估算黑洞的初始质量．采用PPE恒星演化程序计算确定He核质量．最后得到星族Ⅱ和星族Ⅰ黑洞双星的黑洞初始质量的分布,并结合观测给出了相应的解释．     

黑洞吸积的双模式特征

黑洞吸积必定是跨声速的。对于静态、绝热吸积流,比能量E、比角动量L和质量吸积率M都是空间的常量。跨声速解的非奇异条件,F(E,L,M)=0,使独立参数减为只有两个。对于一对给定的E和L的符合条件E_c>E>E_(Barr)的值(这里E_c是一临界值,E_(Barr)是引力和离心力的联合势垒),上述非奇异条件给出两个不同的吸积率值,对应着两个不同的吸积流声速点位置。然而,物理上合理的整体解却是唯一的,它总是使两个吸积率值中之较小者得到实现。 对于一个不转动的黑洞,吸积以两种模式之一进行。一是类球吸积或称Bondi吸积,角动量的影响和相对论效应均微不足道;另一是盘吸积,这两个因素起决定性作用。两种模式之间的转换是基于声速点位置的间断性跳跃,而这种跳跃是由吸积流参数(例如角动量)的连续变化所引发。Bondi吸积可称为高态而盘吸积为低态,因为前者总对应着较高的吸积率。 随时间变化的吸积流很可能在这两种模式之间来回振荡,呈现出周期性或准周期性或无规则行为。这可以用来解释天鹅座X-1和若干活动星系核的光变现象,从而为黑洞的存在提供有力的观测依据。     

平衡过程的黑洞热力学

Bekenstein,Hawking,Gibbons和Perry先后讨论过将一个Schwarzschild黑洞置于一个理想反射壁的盒内,从而使黑洞处于平衡态的问题。本文更广泛地探讨了该体系的热力学特性。从该体系的绝热膨胀过程出发,自然地定义了总熵和黑洞熵。接着我们对该体系的稳定平衡判据作了进一步的讨论。最后,我们分析了黑洞准静蒸发的三个热力学过程:等能膨胀过程、等容放能过程、绝热膨胀过程。     

黑洞研究的新突破

黑洞研究的新突破＠卢方军黑洞研究的新突破最近,从美国传来喜讯,三位年轻的旅美中国科学家张双南、崔伟和陈莞在黑洞自转及其时空拖曳效应领域的研究中连续取得突破性成果。在世界上首次发现黑洞自转和自转黑洞拖曳其周围时空的观测证据,给国际天体物理学界带来轰动,并引起...     

发现星系级小黑洞

天文学家用一种新技术测量了遥远星系中的物质分布,发现了迄今最小的星系黑洞。在星系NGC4395中心发现的这个黑洞质量不到太阳的100万倍,比天文学家以往在星系中心发现的正常的特大质量黑洞小得多。     

看到一个黑洞的边缘

天文学家通过轨道空间天文台观测到一个黑洞的边缘,令他们诧异的是什么也没有发现。他们原以为能看到一个几乎与黑洞表面邻接的物质盘,但实际上这个物质盘潜藏在20倍远的位置上。 与人们想象的相反,黑洞不一定是宇宙中最暗的天体。如果一颗     

黑洞控制星系的形成

根据一种新的星系形成计算机模型,科学家提出成长中的黑洞释放一种从根本上控制星系演化和黑洞本身生长的能量。这个模型第一次说明了观测到的。现象并使科学家能进一步了解星系形成和黑洞在整个宇     

黑洞吸积盘理论进展

在已知的四种黑洞吸积盘模型中，Shapiro-Lightman-Eardley(SLE)盘是不稳定的，细（Slim)盘研究得还不够，较为成功的是最早建立的Shakura-Sunyaev盘（SSD）和近年成为热点的径移主导吸积流（ADAF）。SSD和ADAF看来分别适用于吸积流中离黑洞较远和较近的区域，故二者的结合即ADAF＋SSD模型有望对黑洞吸积流作出较为完整的描述，但这个结合模型也还有不少未解决的问题。