NASA发布震撼照!纪念钱德拉服役20周年
美国宇航局(NASA)公布了一组景象震撼的照片,庆祝钱德拉X射线望远镜服役20周年。这些照片不仅为我们展示了银河系中央、超新星残余以及孕育大质量年轻恒星的“造星工厂”的惊人景象,同时也彰显了钱德拉这位“老兵”在天文学研究领域的重要价值。
在1916年,当广义相对论刚刚提出来的时刻,Karl Schwarzschild解出了爱因斯坦方程一个有用的解去形貌时空几何的进化。这个解是时空的一种可能,它可以形貌一个球形对称的、不带电的、不自转的物体之外重力的影响(同时甚至可以大致形貌缓慢自转的星球如地球或者太阳)。若是你想做的只是形貌地球表面之外的重力,那么你可以把地球看做一个质点来运用牛顿重力方面的知识,这样的话它们的事情原理异常相似。
这个解很像一个器量单元,它归纳了毕达哥拉斯公式,给出了星球上一个线段的长度。这个单元是一个公式,可以被用来获得时空中曲线的长度。在一个物体随着时间流逝移动形成曲线这个情形中(一个“类时时间线”),由这个单元算出来的长度实际上是这个物体随着移动履历了的时间。实际上这个公式取决于选择哪一个参考系去形貌事物,然则转变差别的参考系并不会影响任何物理性质好比时空曲率。
Schwarzschild凭据一个距离物体异常远的参考系来形貌他的单元,与有着一个分外的时间参考系t的球形参考系类似。另一个叫作r的坐标系用作一个远距离的辐射状参考系,在那里它给出了距离这个伟大的物体的距离。
现在,在小半径中这个解最先变得新鲜。在中央有一个奇点半径为0,这里的曲率是无限的。在它周围有一块区域中增添的半径偏向是在时间上而不是在空间上。在这块区域中的任何事物包罗光都不得不进入奇点就像是被不受控制增进的潮汐力挤压。 这个区域通过Schwarzschild坐标爆炸的地方与宇宙其他部门隔离开来,只管这里时空的曲率也没有什么纰谬。(这被叫做Schwarzschild半径。之后,其他大爆炸没有发生的坐标系也被发现。这是一个坐标系的加工品,有点像若何界说北极经度的问题。关于Schwarzschild半径真正主要的问题不是关于坐标系的而是在这其中指向洞的偏向变成了时间上的偏向)
同时,没有人真正地去嫌疑这个问题,由于已知的星球内部都没有足够的密度导致其在外面,
从星系的远离速度推断出星系的距离,如何做到这点?
问:科学家如何确定宇宙的年龄,以及遥远星系的距离(以光年或公里为单位)。我当时理解红移决定退行速度,但是我不明白它与距离之间的关系。 答:答案很简单,但是解释起来有点复杂。这个答案在一段时期被众人所熟知,即星系距离和它的退行速度是成比例的
以是在所有已知的情形中,这个新鲜的部门并不存在。Arthur Stanley Eddington考虑到一个将要消逝的星球坍塌到这个密度的可能性,然则又由于美学上的不足否认了它,然后提出一些新的物理发现需要出头了。在1939年,Oppenheimer和Snyder很正式地提出一种可能性,他们以为比太阳更大几倍的星球可能最终会坍塌到这样一个状态。
一旦这样的一个星球变得比Schwarzschild参考系失效的地方更小(这叫做一个不带电不自转的星球的Schwarzschild半径,或者是黑洞界限),它就一定会坍塌。它一定会坍塌到奇点就犹如你无法阻止我们去往未来。在这之后任何进入这个区域的事物都不能制止这一点,至少是在这个简朴的例子中。黑洞界限就是无法返回的一个临界点。
1971年,John Archibald Wheeler把它命名为黑洞,由于即使是光也无法逃逸。宇航员们基于差别种类的证据有许多他们以为是黑洞的备选星球。一样平常情形下它们都是玄色的星球,它们很大的质量可以通过它们对于其他星球的重力影响推断出来,它们有时刻会发射X射线,这是凭据掉入物体加速的征象推测来的。我们这里说到的黑洞的特征是凭据广义相对论,这个理论很好的被现有证据支持。
然而,它们完全是理论上的,并不包罗量子力学可能带来的影响。这种有着新鲜特征的太过简朴的黑洞是否存在还存在疑问,而且应用于极端情形的物理理论也很难检测与进化。听说新理论从来没有被这样接受,只是旧的已经绝迹,而新的一代人还什么都不知道。以是这就是有关黑洞的一些器械。在今天的年轻科学家眼里黑洞的存在是理所应当的,然则有一个事实必须知道,那就是还没有一个黑洞真正地被发现。
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