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普通天文学/黑洞历史

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黑洞概念

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一个质量太大而无法完全抵消自身引力的恒星的概念并不新鲜,至少可以追溯到18世纪后半叶。英国科学家约翰·米歇尔和法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯都提出了具有黑洞一般特征的“暗星”。然而,这样的概念完全是在没有任何关于“正常”恒星如何产生能量的现实理解的情况下提出的,因此该概念只是一个奇特的想法,当时并没有得到认真考虑。

对于这种奇异恒星最终产物的更现实的描述要等到爱因斯坦的广义相对论,这实际上是一种看待引力的新方法。紧随爱因斯坦理论之后的是施瓦西关于黑洞有效理论尺寸的研究,将黑洞限制在今天称为“施瓦西球面”的范围内。

然而,甚至没有达成关于如何称呼它们的共识——它们被各种称为“暗星”,甚至“冻结星”——直到物理学家约翰·惠勒在1967年的一次演讲中使用“黑洞”一词。

其他的考虑因素包括黑洞是否在旋转,或者是否通过尚未探测到的“霍金辐射”发射粒子,或者是否有任何“信息”(在物理学中使用的方式)可以从黑洞中提取,等等。

尽管如此,黑洞的基本概念仍然是其引力强度足以将表面上的逃逸速度提高到光速或更高。在这种情况下,没有任何能量能够将单个粒子从黑洞中分离出来,包括被称为“光子”的本质上无质量的粒子。虽然量子物理学可能承认亚原子粒子可以在极长的时间内渗透“事件视界”(黑洞的有效表面),但一般定义仍然成立。

由于黑洞的性质,任何精确的视觉探测都是不可能的(除了比我们人类更近的地方),我们可能永远无法真正看到一个黑洞。然而,正如上一节所讨论的,有充足的证据表明黑洞确实存在。有“太阳”质量的黑洞,这意味着它们的质量与我们太阳的质量相同(尽管大多数自然黑洞必须比太阳更重),一直到质量是太阳质量数百万到数十亿倍的黑洞,其中许多似乎位于星系的中心。http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?media_id=142531021

第一个观测证据(虽然有些间接)来自1964年,当时人们发现来自天鹅座的一个强烈的X射线源。这种X射线的性质与预测中从带电粒子绕着一个极度致密且巨大的天体(一个黑洞)的引力场螺旋下降而产生的相同。

自从1964年发现天鹅座X-1以来,数百个其他黑洞候选者通过相同的方法被发现。

今天,没有一个严肃的天文学家或物理学家会怀疑黑洞的存在。细节可能还存在不足,但它们的真实性,就所有意图和目的而言,得到了充分的证实。

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