宇宙黑洞的形成

篇一:天文学概论(尔雅)期末考试答案_ 天文学概论（尔雅）期末考试答案 一.单选题（题数:50,共 50.0 分）

1知道哪几个参数之后就可以确定行星轨道面?1.0 分 A. i,Ω,e B. a,Ω,e C. i,Ω,w D. i,a,e

正确答案: C 我的答案:C

2开普勒在解开普勒超越方程所用的方法是1.0 分 A.

逐次逼近法 B. 微积分 C. 级数展开 D. 微扰理论

正确答案: A 我的答案:A 3经典的作用力包括（）1.0 分 A.

万有引力和强相互作用 B.

电磁力和万有引力

C.

电磁力和弱相互作用 D.

强相互作用和弱相互作用 正确答案: B 我的答案:B 4仙女星座离地球距离:0.0 分 A. _万光年 B. 2_万光年 C. 240万光年 D. 250万光年

正确答案: B 我的答案:B

5被称为天文之都的城市是:1.0 分 智利 B. 莫纳克亚 C.

格林贝尔特 D.

以上均不是

正确答案: B 我的答案:B

6目前世界上最大的望远镜的口径是多少?0.0 分 A. 5米 B. 7米

C. _米 D. _米

正确答案: C 我的答案:A

7开创了动力系统理论,多复变函数论的先驱之一的是哪一科学家?1.0 分 A. 爱因斯坦 B. 菲尔兹 C. 希尔伯特 D. 庞加莱

正确答案: D 我的答案:D

8太阳系卫星,月球是第几大卫星:1.0 分 A. 3.0 B. 4.0 C. 5.0 D. 6.0

正确答案: C 我的答案:C

9宇宙背景辐射发现的具体时间是:1.0 分 A. _78年 B.

_88年 _85年 D. _64年

正确答案: D 我的答案:D

_质量为2.3-8.5太阳质量的恒星死亡是发生超爆会形成什么?0.0 分 A. 白矮星 B. 中子星 C. 化为乌有 D. 黑洞

正确答案: C 我的答案:D

_完全解决三提问题需要多少个积分?1.0 分 A. _.0 B. _.0 C. 9.0 D. _.0

正确答案: D 我的答案:D

_有_个初积分总是可以求出来的,它们是什么?1.0 分 A.

n个天体质量中心的运动一个积分,动量守恒定理的三个积分,动量矩守恒定理的三个积分,能量守恒定理的三个积分

B.

n个天体质量中心的运动三个积分,动量守恒定理的一个积分,动量矩守恒定理的三个积分,能量守恒定理的三个积分 C.

n个天体质量中心的运动三个积分,动量守恒定理的三个积分,动量矩守恒定理的三个积分,能量守恒定理的一个积分 D.

n个天体质量中心的运动三个积分,动量守恒定理的三个积分,动量矩守恒定理的一个积分,能量守恒定理的三个积分 正确答案: C 我的答案:C

_现代发现的新星大约有多少个:1.0 分 A. 1_.0 B. _.0 3_.0 D. 4_.0

正确答案: B 我的答案:B

_太阳对地球的引力比地球大一倍,但是月球并不绕太阳旋转,是为什么?0.0 分 A.

月球带有电性 B.

地月距离近 C.

太阳温度过高 D.

月球具有第一推动力造成的初速度

正确答案: D 我的答案:B

_第一个现代空间望远镜是由哪个国家送上太空的:1.0 分 A. 苏联 B. 中国 C. 荷兰 D. 美国

正确答案: D 我的答案:D _和引潮力有关的现象是1.0 分 A.

椭圆轨道运动 B. 地壳运动 C. 潮汐现象 D.

以上都无关

正确答案: C 我的答案:C

_哈勃定律中的哈勃常数是什么和什么的比值?1.0 分 A.

光度和距离 B.

质量和距离 C.

公转周期和距离 D.

退行速度和距离 正确答案: D 我的答案:D

_第一个利用拉格朗日点的卫星是哪个?1.0 分 A. GAIA B. JWST C. WMAP D. SOHO

正确答案: D 我的答案:D

_太阳对月球的摄动力只有地球对月球的引力的:0.0 分 A.

0._6666666666667 B.

0._66666666666667 C.

0.________ D. 0._25

正确答案: C 我的答案:A

_地球平均密度是（）克每立方厘米.1.0 分 A. 4.9 B. 7.2 C. 8.0

D. 5.9

正确答案: D 我的答案:D

_哈勃测出的宇宙常数的数值大小是（）km/s/Mpc.0.0 分 A. 65.0 B. 95.0 C. 530.0 D. 70.5

正确答案: C 我的答案:D

_如果测得的一个恒星△λ 0,那么这个恒星是怎样的运动情况?1.0 分 A. 靠近地球

篇二:宇宙黑洞的教案 第二章 宇宙中的黑洞

教学目的:理解黑洞的形成机理,掌握黑洞的分类,了解宇宙黑.白.虫三洞 教学重点:黑洞的探测与发现,致密恒星（黑洞）的喷流,黑洞的分类 教学难点:生成黑洞的机理

课时分配:用于现代科学技术概论宇宙片的讲授,可参考下列课时分配 一.黑洞的观测与发现0.5课时 二.致密恒星（黑洞）的喷流0.5课时; 三.黑洞的分类0.5课时;

四.黑洞.白洞.虫洞及时空旅行0.5课时 授课内容:宇宙中的黑洞 课后讨论:

1．历史上科学家对黑洞是怎样预言的?根据是什么?

2．黑洞家族都有哪些成员,各有什么特点? 3．探测黑洞的主要方法有哪些?

4．目前已初步探测到哪些可能是黑洞的天体?

5．通过上网浏览搜集关于〝超级大黑洞〞的报道资料,你从这些资料能够得 出怎样的认识和推断?

6．通过上网浏览和查阅文献,归纳克尔黑洞的资料

黑洞物理学是用物理方法研究黑洞的形成.结构及其运动规律的一门新兴学科,是天体物理学的一个分支.对黑洞的研究.探讨不论对物理学还是天文学都具有重要意义. 1．科学家的预言

黑洞早在_世纪就已提出,直到本世纪70年代才开始了广泛而富有成效的研究.

(1). 拉普拉斯预言的黑洞

_98年,法国天文学家皮埃尔·西蒙·马奎·德·拉普拉斯（_49～l827年）提出: 一个密度如地球而直径为太阳550倍的天体,通过引力的吸引作用,可以将全部光线捕获,成为不可见的天体,成为人们看不见的〝黑洞〞.拉普拉斯的预言,初看好像很〝离奇〞,其实它是建立在牛顿经典力学基础上的,可以用中学物理知识来加以理解. 我们知道,要想使人造地球卫星能绕地球运行,它的发射速度必须至少达到V1=GM=7.9公里／秒,其中G为引力常数,M为地球质量,R为地球半径.V1通常R

2GM=l1.2公里／秒,通R称为〝第一宇宙速度〞.如果发射速度小于V1,卫星就会被地球引力吸回地面.如果我们想使飞船脱离地球,那么火箭发射速度必须至少达到V2=

常称为〝第二宇宙速度〞.根据这个道理可以推测:如果一个天体,其质量很大而半径

很小,则它的〝表面脱离速度〞就可达到光速;也就是说,连从它表面发射的光也要被引力吸住而跑不出去,那么其它运动物体也都跑不脱.这个天体就是黑洞.

(2). 史瓦西预言的黑洞

广义相对论预言,一定质量的天体,将对周围的空间产生影响而是使他们〝弯曲〞.弯曲的空间会迫使其附近的光线发生偏转.例如太阳就会使经过其边缘的遥远星体光线发生1.75弧秒的偏转.由于太阳的光太强,人们无法观看太阳附近的情景.__年,一个英国日全蚀考察队终于观测到太阳附近的引力偏转现象,爱因斯坦因此成了家喻户晓的〝明星〞.

爱因斯坦创立广义相对论之后第二年（__年）,德国天文学家卡尔·史瓦西（_73～__年）通过计算爱因斯坦方程后预言: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,即在质点的周围存在一个界面──〝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〞后来被美国物理学家命名为〝黑洞〞. 史瓦西从〝爱因斯坦引力方程〞求得了类似拉普拉斯的结果,即一个天体的半径达到r=2GM（M是天体质量,c是光速）时,连光线也无法逃脱它的引力.还有一些科c2

学家,根据其它近代引力理论也作出了同样的预言.可见存在黑洞的预言是有不少理论根据的.按照这些理论,要使我们的地球成为一个黑洞,就必须把它的半径压缩到只有几毫米!这从人们日常的经验来看,是不可想象的.然而,这种威力无比的〝压缩机〞在自然界的确存在,这就是天体的〝自身引力〞.

天体一般存在〝自身的向内引力〞和〝向外的辐射压力〞.如果压力大于引力,天体就膨胀;引力大于压力,天体就收缩（坍缩）;如果二力相等,天体就处于平衡状态.对恒星而言,若质量大于2个太阳,则其引力坍缩的结局最终就形成黑恫.自然界中不但存在形成黑洞的巨大压力,而且任何大质量的天体最终都逃脱不了这种坍缩的结局. 2．黑洞的观测与发现

(1) .最引人关注的天鹅座_-1号的双星系统

_66年探测到天鹅座_-1号星,发射出很强的_射线._71年,_射线天文卫星〝自由号〞在观察天鹅座_-1号星后证实:这是一个双星系统,看得见的那一颗是蓝色的超巨星;而看不见的伴星质量约为5倍太阳,体积却非常小,是一颗不发光而放射出强烈_射线的奇异天体.这个奇异天体已经超过了黑洞质量的〝理论界限〞,大概就是一个黑洞._76年_月美国发射的〝高能天文台一2〞号卫星,已经拍摄到这颗黑洞的照片.这是第一个可能的黑洞.

(2) .第二个可能的黑洞

第二个可能的黑洞是在银河系附近的一个星系中发现的.天文学家确认,这个星系的_射线源LMC_－3中含有一颗质量大约为_个太阳质量的黑洞,它与另一颗普通的星组成一个双星系统.这颗致密暗星就是第二个可能的黑洞. (3) .麒麟座_射线新星A__－_

_86年1月,在美国天文学会的休斯敦会议上,麦克林托克和雷米拉德宣布,他们

发现了麒麟座_射线新星A__－_,它的质量至少是太阳质量的3倍,是目前发现的离地球最近的可能黑洞.这是迄今被发现的第三个黑洞恒星. (4) .遥远星系（M87）的中心黑洞

最近报导,美国天文学会在一次会议上公布了哈勃太空望远镜拍摄的壮观照片,证实在一个遥远星系（M87）的中心处,有一个巨大的黑洞正把星体吸进去,喷发出由辐射与热气组成的湍流.在这个星系中心有一个星体凝聚的像点那样的亮光源,距地球约5_万光年.

黑洞候选者一个个地发现,可以说硕果累累.然而,科学家们也还不能完全排除这些候选者不是黑洞的可能性. 3．黑洞家族

科学家们提出来的黑洞有多种,它们形成了黑洞家族. (1) .史瓦西黑洞

如前所述的〝史瓦西黑洞〞属于〝寻常黑洞〞,它由恒星演化而来. (2).大黑洞

由爆发星系.类星体所形成的黑洞,称为〝大黑洞〞.爆发星系的核和类星体是体积小.质量大的天体,它们的质量可以达到_ ?1_个太阳.关于大黑洞的形成说法不一,目前尚未得到观测上的证实,这将是今后若干年的一个重要研究课题. (3) .原始黑洞

原始黑洞是_世纪70年代由霍金提出来的,质量比2个太阳小得多.霍金还证明了小黑洞通过所谓〝隧道效应〞可以放射出物质和辐射.小黑洞有如下特点: a.小黑洞〝放出物质和辐射〞意味着它具有温度

一吨质量的小黑洞的温度为1_0（1万亿亿）K,实在惊人!而寻常黑洞温度接

近绝对零度,冷得惊人.例如一个晚期恒星形成的黑洞,温度?_（亿分之一）K. b.小黑洞的吸积效应小于发射效应

由于发射效应超过了吸积效应,所以总的来说小黑洞的质量在不断减少,而温度则不断升高.这种过程不断升级,直到黑洞完全蒸发掉为止.这是原始黑洞区别于寻常黑洞的一个重要特征.如果在我们的太阳系中能找到这种原始黑洞,那么便给我们提供了巨大的能源:从原始黑洞引出来的能量,能使人类跨过核能时代进入一个新的能源时代. (4). 微型黑洞

原苏联物理学家特罗缅柯于_91年又提出了〝微型黑洞存在于一切空间〞的假说,引起一些科学家的关注.他认为这种微型黑洞在地球上也存在.例如美国夏威夷群岛的火山之所以仍在活动,就是因为地球地幔中隐藏着微型黑洞,成为使岩浆处于沸腾状态的热源.而微型黑洞所发射的中微子数量是太阳的1_0倍,因此在火山内部较易观测到中微子.

黑洞有一个庞大的家族,他们的脾气.禀性还有很大差异,这些都是值得研究的.

4．黑洞白洞两兄弟

黑洞概念已使人们感到非常新鲜,然而在60年代初又由诺维可夫和尼曼等人根据爱?8

因斯坦广义相对论,提出了白洞的概念.白洞是黑洞的相反过程.黑洞是宇宙中的收缩区域,是吞食实物和光的〝陷阱〞;白洞却是字宙中的膨胀区域,各类高能物质乃至光线从这个源泉涌向字宙.

科学家们对于黑洞.白洞的研究提出了许多有趣的观点.例如,建立黑洞和白洞连通结构,通过这样的超空间可以不费时地从宇宙的这边跳到那边.黑洞白洞二者的存在并不矛盾,只是过程的两个端点而已.黑洞是物质末期坍缩的终局,白洞是星系物质的伊始,只不过两种过程不是同时的,而是先后交错的.还有人认为,宇宙物质不是单向衰老而消失,而是不断循环转化;黑洞状态虽然是物质坍缩的端点,但是进入黑洞的物质并非被消灭.它们通过黑洞——白洞的连通转化为白洞状态.

5．仍是难解之谜

黑洞的存在虽然有很多理论根据,科学家们也在千方百计地证实它,但至今尚无定论.当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题.例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,它的密度已经超过了原子核本身的密度,这时的原子核可能已被压碎.如果再继续坍缩下去,那么黑洞中的密度会超过核子,核子也可能已被压碎.那么,黑洞中的物质基元是什么呢?另外,有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,这是物理学理论所不允许的. 关于白洞的起源至今仍还有两种不同的看法:一种是前面讲的认为白洞由黑洞转化而来,另一种则认为是来自字审大爆炸.

总之,目前我们对黑洞和白洞的本质的了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨. 篇三:宇宙起源于2个大黑洞爆炸

宇宙起源于大爆炸,但是从两个巨大黑洞开始 Steve DING 卡丁 现在的宇宙起源理论

宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称. 目前,目前学术界影响较大的〝大爆炸宇宙论〞是_27年由比利时数学家勒梅特提出的,他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的〝宇宙蛋〞里,在一次无与伦比的大爆炸中分裂.后来,霍金在>中,推广了黑洞和宇宙起源于奇点和大爆炸的理论. 成为了目前大学和社会的主流理论.

宇宙开端前 时间无意义. 时间是绝对的,时间从无限的过去向无限的将来流逝 .大家可以有个共识,时间总是有比它更前的时间.

__年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论.在该理论中,空间和时间不再是绝对的,不再是事件的固定背景.相反地,它们是动力量,宇宙中的物质和能量确定其形状.它们只有在宇宙之中才能够定 . 后来,普朗克从微观上,提出了量子理论.在最微小的尺度,量子不可测. 〝宇宙开始以不断增大的速率膨胀〞,霍金说,上述两个理论的结合预言,〝在这个称作暴胀的时期,微小的起伏会发展,导致星系.恒星以及宇宙中所有其他结构的形成.〞

哈勃发现星系飞离我们 . 恒星并非均匀地分布于整个空间. 最重要发现:宇宙在膨胀 . 宇宙膨胀是_世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一 .而且,最近

的观察发现,宇宙的膨胀是加速的.

宇宙膨胀是_世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一.它转变了宇宙是否有一个开端的争论.如果星系现在正分开运动,那么,它们在过去一定更加靠近.如果它们过去的速度一直不变,则大约_0亿年之前,所有星系应该一个落在另一个上.这个时刻是宇宙的开端.

荧幕上看到的雪花的百分之几就归因于这个微波背景

早期非常热和密集状态遗留下的辐射是对这个背景的仅有的合理解释.随着宇宙膨胀,辐射一直冷却下来,直至我们今天观察到它的微弱的残余. 当宇宙处于普朗克尺度,必须考虑量子理论

在早期宇宙中的非常强大的引力场中,广义相对论崩溃了,必须用一个更完备的理论来取代它.因为广义相对论没有注意到物质小尺度结构,而后者是由量子理论制约的,所以人们预料总要进行这种取代.在通常情况下,因为宇宙的尺度和量子理论的微观尺度相比较极为巨大,所以是否取代无所谓.但是当宇宙处于普朗克尺度,也就是1千亿亿亿亿分之一米时,这两个尺度变成相同,必须考虑量子理论.

以上是目前的大爆炸理论. 由于有观测到的证据不断出现,基本都能合理解释大爆炸理论.但是对宇宙起源问题,我认为有更好的解释.而且,对宇宙最后循环和归属,都没有很好的说明. 下面,我提出自己的观点: 宇宙起源于大爆炸,从一个奇点开始是悖论.

如果宇宙起源于一点,无论从这个奇点的组成,粒子形态,力的状态都没有合理解释. 只

能是从公式上得到的一个假设而已.1千亿亿亿亿分之一米的空间,容纳我们宇宙1千亿亿亿亿的物质,能合理解释吗?包含所有粒子的宇宙缩小到比一个基本粒子还小,本身就是个悖论! 黑洞的形态和大小,以及发展和相撞

反之,从所有的爆炸来看,爆炸都是物质到达一定的极限后,突然改变形态的一种方式. 目前,理论上密度最大的物体是黑洞,最小的粒子是多维弦.那么有比它更小的粒子吗? 姑且定义最小的粒子为多维弦.我们在各种实验室观察到的其他粒子,都是由它组成. 那么,黑洞就是温度极高,密度极密的多维弦组成的.黑

洞就是一团浑浊的多维弦球.连光子,没有静止质量的粒子都没有办法逃脱.黑洞没有办法观察,它都是吸收它引力范围内的物质,被吸收物质掉入黑洞前,发出的光让我们观测到黑洞的.

那么,黑洞有大小吗? 肯定有大小的. 在不同星系的中心,都有个大的黑洞,并且还在不断的吸收物质. 大小是变化的,根据吸收的物质不同而改变. 在多维坐标里,弧线是最近距离. 在空间中球形是对称性最好的物体,也是物质分布最均匀的方式.描述球体的大小就是它的直径,它的变量也是直径和位置. 那么,它的直径最大是多少呢?

宇宙起源于大爆炸,但是从两个巨大黑洞开始

从水的汽,液,固三相,可以模拟黑洞的转化.如果把黑洞比作一团云,那么它的物质就是从气态的水分子（不可目测粒子）凝聚而来. 在常温世界,大部分的可见水是液体.海洋,湖泊,河流都是它的组成（也就是可见物质）.经过加温,蒸发为水分子在大气中. 水分子就像多维弦,很难观测. 但是在一定凝聚条件下,聚集在一起,形成了云朵. 在太平洋上空,有千万的云.

如果云（黑洞）不断聚集,不断吸收变大.当有2片巨大云（黑洞）碰到一起,黑洞达到临界大小,大气中再也容不下这么多的水汽.雷电,暴雨或雪（物质）就产生了. 就相当于我们宇宙大爆炸发生,产生宇宙包含的星系,恒星,行星和我们生活的世界. 黑洞 大爆炸

基本粒子,能量（不可见）物质形成（可见） 物质

物质,基本粒子,和黑洞, 通过大爆炸循环

如果云（黑洞）比较小,比较稀疏,它会停留不动. 也会不断蒸发,变小. 在这里,看时间的相对长短. 如果条件适当,也可能是亿亿亿亿万年,变化速率非常缓慢.

宇宙也是平行多元的,我们所处的只是一个宇宙的一个阶段罢了

最近的观察发现,宇宙的膨胀是加速的. 说明什么呢? 那么一定是有外力在吸引宇宙膨胀.宇宙外面也是有空间,也有其他宇宙的.谁能说哪里是宇宙的边缘?

那么边缘之外呢? 所以,只要尺度足够大,我们的宇宙也不过是一个点罢了. 外面还有千亿亿亿亿个的宇宙.

大爆炸是经常发生的,宇宙的也有生有灭

从太平洋上的云朵我们知道,云朵有千千万万. 宇宙也有千千万万个. 不断发生的雷阵雨告诉我们,这个地方的黑洞通过大爆炸后.会循环成物质,再被其他黑洞吸收. 其他地方的物质,黑洞,也会爆炸产生宇宙. 这是整个可见物质,不可见基本粒子,黑洞的循环.

于是,我们可以得出结论: 物质,黑洞,宇宙通过大爆炸合理的循环