三、黑洞-課.ppt

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1、恒星世界與黑洞一、恒星世界恒星是熊熊燃燒著的火球，依靠熱核反應產生能量，能夠在相當長的時間內穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱。恒星的距離遠（仙女座星云距離約為200萬光年）。恒星的體積相差較大（由太陽直徑的幾百甚至一、二千倍直到不及太陽的十分之一）。恒星的質量差異很大（太陽質量的120倍到0.1倍）。恒星的密度差異驚人（大多數(shù)恒星的密度均在水密度的1/100~10倍之間。）恒星的壽命差別很大（一般來說，質量越大，壽命越短。一百多億年到幾百萬、幾千萬年。）恒星的星等和光度星等：公元前2世紀，希臘天文學家依巴谷就把肉眼能見的星星分成6個等級，最亮的星

2、為1等，最暗的星為6等。在19世紀，確定1等星比6等星亮100倍。把比1等星更亮的天體定為0等、-1等、……，而把比6等星更暗的天體定為7等、8等、……。例如，太陽的星等為-27等，滿月時的月球為-13等?，F(xiàn)在，天文學家用集光能力最大的天文望遠鏡觀測到的最暗的天體，已經暗于25等，它們比一支離開觀測者63千米的蠟燭光還暗。光度：恒星的發(fā)光強度稱為光度，就是指從恒星表面以光的形式輻射出的功率。恒星表面的溫度越低，它的光越偏紅；溫度越高，光則越偏藍。表面溫度越高，表面積越大，光度就越大。光度最大的恒星，可達太陽光度的100萬倍；而光

3、度最小的恒星，約只有太陽光度的100萬分之一。在天文學中，把光度大的恒星，稱為巨星；光度小的恒星，稱為矮星。光度比通常的巨星還要大的恒星，則稱為超巨星。恒星的“溫度—光度”圖——赫羅圖從圖中可以看出，熾熱明亮的藍巨星位于左上方，而比較冷且暗的紅矮星分布在圖的右下角。90%的恒星都位于從左上方到右下方的一條很窄的帶上，這條窄帶就叫“主星序”。處于“主星序”上的恒星被稱為主序星，它們都處于一生中的氫核反應階段。當恒星核的氫燒完后，它們就離開主序，開始了氦核反應繼而成為紅巨星。最終紅巨星坍縮，溫度上升，成為白矮星。根據(jù)恒星的溫度或顏色

4、可把恒星分成以字母O、B、A、F、G、K、M表示的七種類型。O型是熱的藍星，M型則是較冷的紅星。恒星起源和演化分為四個階段：恒星產生于原始的分子星云（如圖）。天體是大量物質的凝聚，引力使天體物質凝聚收縮時就要釋放出能量。引力收縮階段—恒星的幼年期（“星胚”）最年輕的行星狀星云ngc3132行星狀星云主序星階段—恒星的中年期恒星“點燃”后，核反應的外爆輻射壓力與恒星的自身引力平衡，使恒星處于不收縮也不膨脹的相對平衡狀態(tài)，同時還向外輻射巨大的能量。這是恒星一生中最為壯麗輝煌的中青年期，——“主序星階段”。紅巨星階段—恒星的老年期當核

5、心的氫逐漸耗盡而形成“氦核”時，引力重壓沒有輻射壓平衡，星體中心區(qū)被壓縮，使溫度急劇上升。中心氦核的溫度升高后，使緊貼“氦核”周圍尚未燃燒的氫氦混合氣體受熱，又使氦核外的氫進一步點燃。這使得氦球逐漸增大，氫燃燒層也向外擴展，從而使星體外層物質受熱膨脹起來變?yōu)榧t巨星。白矮星和中子星階段——恒星的臨終期紅巨星或超巨星內部能產生熱核反應的物質都耗盡時，它的末日也就來臨。此時，根據(jù)質量的不同，恒星分別演化為“白矮星”、“中子星”、“黑洞”。質量小于3.5個太陽，演變成為白矮星氦用完后，恒星的核將開始收縮，剩余的氦又開始燃燒，致使它的外殼

6、再度膨脹，并且向外層空間拋射物質，形成一個“行星狀星云”，而其星核再次坍縮。當星核的密度達到100g/cm3時，其中的電子被擠壓到了不能再緊密的地步，坍縮也就停止了。等到這個垂死的恒星將它的外殼全部拋出后，它的核就裸露出來了。這個核是熾熱的，溫度約為攝氏兩萬五千度，但體積卻特別小，只有地球那么大，被稱之為“白矮星”?，F(xiàn)在已經觀測到的白矮星有1000顆以上。白矮星由于宇宙中一半以上的恒量擁有伴星，如果其中的一顆成了白矮星，另一顆是主序星，那么白矮星就會從它的伴星中拽出物質。物質在白矮星周圍聚集，達到很高的溫度，發(fā)生核聚變并且發(fā)生強

7、烈的輻射，稱這種現(xiàn)象為“新星”，這樣的雙星系統(tǒng)叫做“密近雙星”。大質量恒星在經歷了超巨星階段后就可能發(fā)生超新星爆發(fā)。超新星爆發(fā)后大約要經過一年的時間漸漸暗淡下來，遺留下爆發(fā)后的星云狀遺跡，被稱為“超新星遺跡”。剩余的那個已經死亡的恒星核便由其質量決定而生成為中子星或者黑洞。中子星中國南宋的天象官最早觀測到的一次超新星爆發(fā)的記載及其產物“蟹狀星云”的照片。1．科學家的預言(1).拉普拉斯預言的黑洞1798年，法國天文學家皮埃爾·西蒙·馬奎·德·拉普拉斯（1749～l827年）提出：一個密度如地球而直徑為太陽550倍的天體，通過引力

8、的吸引作用，可以將全部光線捕獲，成為不可見的天體，成為人們看不見的“黑洞”。拉普拉斯的預言，初看好像很“離奇”，其實它是建立在牛頓經典力學基礎上的。二、黑洞衛(wèi)星能繞地球運行的發(fā)射速度——“第一宇宙速度”其中G為引力常數(shù)，M為地球質量，R為地球半徑。飛船脫離地球的