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2019年自招考题预测 :黑洞知识点总结

时间:2019-04-16 11:51:23来源:搜狐教育阅读:

  黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。2019年4月10日21时,在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京同时召开新闻发布会,以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布“事件视界望远镜”的第一项重大成果。在2019年4月中旬,科技新闻被黑洞的发现史霸屏的时候,作为要参加2019年自招的同学们,你们就要注意了,这可能是2019年自招考题啊。但是,这个考题会如何出现,小编的摘录可能给你部分答案。

  一、宇宙中的黑洞是怎么被发现的?

  答:科学家们发现在一些被X射线望远镜发现的双星(由一个致密星和另一个正常恒星组成)中,致密星的质量比中子星的质量上限(约为3倍太阳质量)还大,但半径却差不多,因此认为这些引力极强的致密星只能是黑洞。黑洞的形成和恒星的坍塌脱不了关系。中国古代就有记录,某一天天空突然冒出了一颗特别亮的星星。后来我们才知道,那颗星星是因为“体重”超标,在自身重力的作用下自己塌陷了,同时伴随着强烈的辐射,我们才看到它发出的很亮的光。目前在银河系中已发现20多个黑洞X射线双星,它们的黑洞质量大约是太阳质量的5到20倍。

  二、捕获首张黑洞照片的事件视界望远镜有何特殊之处?

  答:中国科学院国家天文台研究员、《中国国家天文》执行总编苟利军表示,首先这些望远镜都是在亚毫米波波段,通常需要在海拔比较高的地方来减少大气中水气对于亚毫米光子的影响。比如说位于智利的ALMA望远镜的海拔就有5000多米,这些分布于全球不同地方的望远镜通过所谓的甚长基线干涉技术(VLBI)连成一个虚拟网络,构成了一个口径达到一万公里的望远镜,VLBI技术是实现成像观测的关键。

  三、对黑洞的研究始于何时?

  答:一百多年前,爱因斯坦提出广义相对论,将时间和空间结合为一个四维的时空,并提出引力可视为时空的扭曲。这一理论做出了不少重要预言,其中之一便是:当一个物体的质量不断塌缩,就能隐蔽在事件视界(event horizon) 之内--在这一黑洞的“势力范围”内,引力强大到连光都无法逃脱。1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面--“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

  四、这次被拍到的黑洞是什么?

  答:超大质量黑洞,这种级别的黑洞,甚至有上百亿个太阳质量之巨!这一次联合观测的两大候选黑洞,就是位于银河系中心的Sgr A *黑洞和银河系外的M87黑洞!可以看到,Sgr A *离我们近,但质量小,M87虽然离得远,但质量够大!在地球上看两者大小比较接近,因此就成了拍照的首 选!M87的黑洞质量大约是太阳的64亿倍,也是宇宙中最 大的黑洞之一,而科幻电影《星际穿越》中的卡冈图雅黑洞也不过是太阳质量的1亿倍!

  五、我国科学家参与程度如何?

  答:我国科学家全程参与了给黑洞拍照这项国际合作,在早期推动这一项国际合作、望远镜观测时间申请、夏威夷望远镜观测运行、后期数据处理和理论分析等方面均做出了贡献。我国科学家长期关注高分辨率黑洞成像研究,在EHT国际合作形成之前就已开展了多方面具有国际显示度的相关工作。在此次EHT合作中,中国科学家在早期共同推动了EHT的合作并参与了EHT望远镜观测时间的申请,同时协助JCMT望远镜开展观测并参与数据处理和结果理论分析等,为EHT黑洞成像做出了积极的贡献。

  六、截至目前,我们对黑洞的认识是怎样的?

  答:对于黑洞的认识也经历了一个漫长的过程,从两百多年前,拉普拉斯基于牛顿的万有引力提出暗星,到大约100年前,史瓦西基于广义相对论得到第一个没有转动的精 确黑洞解,自此之后,很多的物理学家都对黑洞研究做出了贡献,包括奥本海默、科尔、基普索恩、霍金等。我们现在有很多的电磁观测表明黑洞应该是真实存在的,然而我们就是没有看到过黑洞的真实模样,所以此次照片的影响是巨大的。

  人们第一次听闻黑洞是在1916年的时候,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。所以,这些复杂又有趣的天文学领域很有可能成为同学们2019年自招考题哦。

特别说明:以上信息仅供参考,敬请学生以北京、天津等中小学校内信息为准。