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小学天文课——黑洞课件.ppt

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黑洞在吸收所有接近它的东西的同 时也在向外散发着热量，不吸收的 时候也是散热的，所以黑洞是死在 自己手上的，但是每一颗超大的恒 星爆炸的时候都会产生黑洞。
黑洞与白洞

科学家们提出设想，既然宇宙中有黑洞，那 么一定存在“白洞”。黑洞可以用强大的吸力 把任何物体都吸进去，而白洞可以把这些东 西都吐出来。科学家们设想，黑洞与白洞是 连在一起的，黑洞把物质吸进去，物质在里 面会经过一个叫做奇异点的东西，然后物质 就到达了白洞的“管辖范围”，会被白洞“吐” 出来。然后物质就到达了另一个宇宙。
x射线：又称伦琴射线，X射线又称伦琴射线。它是一种波长很 短的电磁辐射，其波长约为（20～0.06）×10^-8厘米之间。伦 琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物 质，如墨纸、木料等。 伽玛射线：又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射 线，是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业 中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医 疗上用来治疗肿瘤。
吸积盘
霍金辐射
证据三粒子流喷射
黑洞在吸积的过程中,其将恒星等统统破坏其原子结构,使 其释放出大量高能粒子,但是黑洞一般处于吸积盘中心,而 且大部分吸积盘都想螺旋星系一样,在盘面上一圈压力大, 因此使得只有垂直方向上的粒子才会大量喷射,这与原恒星 的喷射原理相同,只是速度,粒子种类,强度大不相同；至于 黑洞也能喷射的原因,只要粒子不再黑洞的“视界”内就可 放射出,再加上黑洞也不是完全通吃的。 像大质量的类星体（巨型黑洞）,其喷射的粒子被证明超光 速,原因目前还处于研究阶段。
引力透镜现象
谢 谢 观 看！
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谢谢！
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感谢您的观看！
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黑洞的定义
• 黑洞是广义相对论预言的一种特殊的天体。其基本特征是有一个封闭的视界。任何东西，包括光在内，只 要进入视界以内都会被吞噬掉。
• 黑洞是由一 个质量相当大的天体，在核能耗尽死亡后发生引力塌缩后形成。
第1页/共1过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。 当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于 恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下 来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一 样．
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黑洞的特性
• 黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠 近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一 样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说，以第二宇宙 速度（11.2km/s）来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说， 它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以连光都跑不出 来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何 东西，只是黑色一片。
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•超大质量黑洞的旋转速度接近 光速
•黑洞的喷射力和吸积率非常巨
大，一个黑洞每月从周围环境
中吞噬掉的物质的质量是地球
的10倍，它每秒钟喷射出的能
量是太阳一年散发出的总能量
的50倍
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黑 洞 吸 积 盘
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黑 洞 喷 发 高 能 粒 子 束
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-
3
专家研究
• 黑洞等离子体 ：德国在实验室制造出黑洞 等离子体
• 美国制成“人造黑洞” • 欧洲：“人造黑洞” • 中国科学家造出第一个：“人造电磁黑洞”
-
4
了解
• 2011年12月，一个国际研究小组利用欧洲南方天 文台的“甚大望远镜”， 星云正接近银河中央黑 洞发现一个星云正在靠近位于银河系中央的黑洞 并将被其吞噬。
关于黑洞
见见黑洞
黑洞简介
• 概念：黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不
能逃脱。当恒星的半径小到一定程度时，就连垂 直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成 了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底 洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃 出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直 接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天 体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。 黑洞引申义为无法摆脱的境遇。2011年12月，天 文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程
• 量大小不一，质量从相当于100万个到
• 100亿个太阳的质量不等。而黑洞每隔
• 一亿年才会吞噬一颗恒星，因此科学
• 家认为，这个黑洞比预计的质量更大。
-
6
黑洞之最
• 最小
• 最小的黑洞仅是太阳质量的3.8倍，其直径 为24公里，仅比纽约曼哈顿岛大一些。尽 管这个被称为“XTE J1650-500”的黑洞 算是小个头，但它却是极具破坏性的“引 擎”。它与其它黑洞一样，从伴星那里偷 取气体，使自己升温，基于XTE J1650500黑洞的质量，它释放X射线的强度呈周 期性变化。天文学家通过观测这种微小的 变化，能够测量这颗黑洞的质量。
• 这是天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。 观测显示，这个星云的质量约是地球的3倍，它的 位置近年来逐渐靠近“人马座A星”黑洞。这个黑 洞的质量约是太阳的400万倍，是距离我们最近的 大型黑洞。
黑洞系列课件ppt

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黑洞与星系的形成
黑洞强大的引力可以影响其周围的星 体运动，这种运动状态又会对星系的 形成产生影响。
在宇宙演化过程中，超大质量黑洞的 存在有助于吸引周围物质，形成恒星 和行星等天体，进而形成完整的星系 。
黑洞与宇宙演化
黑洞作为宇宙中强大的引力源，对宇宙的整体演化具有重要 影响。
通过对黑洞的研究，科学家可以更深入地理解宇宙的起源、 演化和终极命运。
力透镜”现象。
03
时空曲率影响黑洞周围物质 的旋转速度和运动轨迹。
黑洞的热性质
尽管黑洞不发出可见 光，但它们会释放出 X射线和伽马射线等 辐射。
黑洞的热量与其质量 有关，质量越大，热 量越高。
黑洞的强大引力会导 致其内部物质加速旋 转和摩擦，产生热量 。
黑洞的辐射
黑洞会释放出能量辐射，这些辐 射来自黑洞内部的物质和能量。
理论突破
随着理论物理的发展，对 黑洞的本质和性质将有更 深入的理解。
多波段观测
未来将加强多波段、多角 度的观测，以更全面地揭 示黑洞的奥秘。
05
黑洞与科幻文学艺术
科幻文学中的黑洞描绘
科幻小说中的黑洞描绘
黑洞在科幻文学中通常被描述为吞噬一切物质的神秘天体，同时也被赋予了超 光速旅行、时空穿越等神奇的功能。
在电影中，黑洞往往作为一个重要的元素推动故事情节的发展，如《星际穿越》 中通过黑洞穿越到其他星系寻找适合人类生存的星球。
艺术中的黑洞创意
黑洞主题的艺术创作
艺术家们以黑洞为主题进行创作，通过 绘画、雕塑、装置艺术等形式展现黑洞 的神秘和壮丽。
VS
黑洞在音乐创作中的表现
音乐家们也尝试将黑洞的魅力融入到音乐 中，通过音乐表达对宇宙和生命的思考。
(精选幻灯片)黑洞ppt

(精选幻灯片)黑洞ppt


2020/2/4
13
问：为什么有粒子跑出？
霍金辐射
在“真空‘的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬 间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合 能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如 果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去， 而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子 获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃 逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个 猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于 它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能 量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。
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15
Part.6 人造黑洞
欧洲大型强子对撞机（LargeHadronCollider，简称 LHC）被称为世界规模最庞大的科学工程，它将利用 高速粒子束相撞产生的巨大能量，重建“大爆炸”发 生后的宇宙形态。然而欧洲和美国的反对人士分别向 当地法院提出起诉，要求叫停或推迟这个项目，他们 的理由是，LHC能产生危险的粒子或者微型黑洞，从 而毁灭整个地球。
1796年，法国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的作用， 将不允许任何光线离开它。由于这个原因，宇宙中最大的 发光天体，却不会被我们看见”。拉普拉斯依据牛顿万有 引力定律，光由星体表面逃逸至无穷远得。
2020/2/4
4
现代物理中的黑洞理论建立在广义相对论的基础上。 由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到 黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影 响来间接观测或推测到它的存在。比如说，恒星在被 吸入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气体剧 烈摩擦，强烈发热，而发出X射线。借由对这类X射线 的观测，可以间接发现黑洞并对之进行研究。迄今为 止，黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数 研究者所认同，天文界并不时提出于宇宙中观测发现 到已存在的黑洞。
黑洞简介ppt

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e），又称爱因斯坦－罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个 不同时空的狭窄隧道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森· 罗森在研究引力场 方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。 由阿尔伯特· 爱因斯坦提出该理论。简单地说，“虫洞”就是连接宇宙遥远区 域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿 宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时 空隧道，所以也叫"灰道"。 理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，是无处不在但转瞬即逝的。 不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开也有人假设如果存在一种叫做 幻影物质（Phantom matter）的奇异物质的话，因为其同时具有负能量和负质 量，因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。这种奇异物质会使光发生偏转，成 为发现虫洞的信号但是这些理论存在过多未经测试的假设，很难令人信服。
黑 洞
虫洞
白 洞
谢 谢 大 家！
制作人：龙雨吟
星 系 中 心 的 超 大 质 量 黑 洞
目前发现的最大的黑洞是大熊星系中心的黑洞，质量 为太阳的100亿倍
科学家们提出设想，既然宇宙中有黑洞， 那么一定存在“白洞”。黑洞可以用强 大的吸力把任何物体都吸进去，而白洞 可以把这些东西都吐出来。科学家们设 想，黑洞与白洞是连在一起的，黑洞把 物质吸进去，物质在里面会经过一个叫 做奇异点的东西，然后物质就到达了白 洞的“管辖范围”，会被白洞“吐”出 来。然后物质就到达了另一个宇宙。
2.根据黑洞本身的物理特性，我们可以将黑洞分为以下四类： 不旋转不带电荷的黑洞：它的时空结构于1916年由施瓦西求出称施 瓦西黑洞 不旋转带电黑洞：称R-N黑洞。时空结构于1916-1918年由Reissner 和Nordstrom求出 旋转不带电黑洞：称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出 一般黑洞，称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。
黑洞 幻灯片

黑洞 幻灯片

黑洞太离奇了，不可能在自然界存在。而有人认为在
黑洞的中心有虫洞存在的可能性就更让他反感。数学家将这些虫洞成为 “多连通空间”。物理学家称他们为虫洞。因为它象钻到地里的一条虫， 在两点之间钻出一条可供选择的捷径。有时也将它们叫做“空间入口或 通道”。不管它们叫做什么，也许有一天它们将成为星际间旅行的最后 途径。 1935年，爱因斯坦和他的学生罗森把虫洞的理论引进了物理世界。 他们试图用史瓦西的黑洞解表示一个基本粒子的模型。他们有了一个新 爱因斯 的想法（即用黑洞代表一个电子）。 坦· 罗森桥 （即虫洞） 但是，爱因斯坦用黑洞代表电子的想法失败了。今天，宇宙学家推 测：黑洞内部有一个特殊的桥梁（爱因斯坦· 罗森桥），它连接着两个 宇宙，我们可以在两个宇宙之中自由的穿越。 爱因斯坦· 罗森桥：在黑洞之中有一个喉咙，它将 时间和空间连接到另一个宇宙之中。穿越不旋转 的黑洞将是毁灭性的，但是旋转的黑洞有一个环 状的奇异性，这样就有可能通过爱因斯坦· 罗森桥 穿过这个环。目前这个桥仍然建立在理论上。
未来的发展之路（2）
2.建立一个慢动作的黑洞
一旦通过探测把黑洞事件穹界附近的特性详细调查清楚了以后，下一步可能 就要实际建立一个慢动作的黑洞，用它来做试验。Ⅲ类文明可能会把爱因斯坦论 文提示的那些结果再现出来，也就是，黑洞永远不会从尘埃和粒子形成的旋涡中 产生。爱因斯坦曾试图证明，聚集在一起旋转的粒子，仅凭它们自己是达不到史 瓦西半径的（因此也就不可能形成黑洞）。 旋转的物质本身可能不会收缩成黑洞，但这就开启了一种可能性，让我们可 以认为地慢慢向这个旋转中的系统注入新的能量和物质，强制这些物质逐渐在史 瓦西半径之内通过。这样，先进文明就可以以可操控的方式操纵黑洞的形成。 当然，还有一个问题：黑洞的虫洞是否足够稳定，可以完全掉落下去？这个 问题的数学解还没有完全弄清楚，也许，只有在特殊的非常严格的情况下才是稳 定的让物质从虫洞中掉落下去。
黑洞 幻灯片PPT演示课件

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光速，所以连光都跑不出来，于是射进去
的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到
任何东西，只是黑色一片。
14
对于黑洞的研究历史
• 历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以 大到连光都无法逃逸的人是英国地理学家John Michell。他在1783年写给亨利·卡文迪什一封信 中提出这个想法的，他认为一个和太阳同等质量 的天体，如果半径只有3公里，那么这个天体是不 可见的，因为光无法逃离天体表面。1796年，法 国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力 的作用，将不允许任何光线离开它。由于这个原 因，宇宙中最大的发光天体，却不会被我们看见 ”。
黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力有助于激励社会的进取精神有助于吸引年轻人的科学兴黑洞是理论物理中各种极限状态的典型代表其研究具有三大意义1理论物理的大统一理论解释宇宙万物的终极理论2哲学宗教意义3现实意义研究基本粒子衍生各种民用产品比如能源类讯息类等等黑洞blackhole是根据现代的广义相对论所预言的它很容易让人望文生义地想象成一个大黑窟窿其实不然
•
参考：《宇宙新视野》11
• 2、黑洞不让任何其边界以内的任何事物 被外界看见，这就是这种物体被称为“黑 洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观 察它，只能通过受其影响的周围物体来间 接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有 它的边界，即“事件视界（视界）”．据 猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特 殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另 外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡 极限的恒星演化到末期而形成的，质量小 于钱德拉塞卡极限（约为（3× 10的30次 方）公斤）的恒星是无法形成黑洞的。
7

黑洞对周围环境的影响
• 设想在弹簧床上放置一块质量非常大的石 头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大 大地影响床面，不仅会使其弯曲下陷，还 可能使床面发生断裂。类似的情形同样可 以在宇宙中出现，若宇宙存在黑洞，则该 处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的 破裂叫作时空的奇异或奇点。
黑洞面面观PPT课件

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.
11
第十一页，共五十七页。
恒星的形成
通常的恒星是万有引力效应将物 质聚集，同时恒星内部热核反应的大 量热能造成粒子剧烈运动形成排斥效 应，当这两种效应势均力敌时，恒星 维持平衡不会塌缩。
.
12
第十二页，共五十七页。
恒星的塌缩
随着热核反应能量逐渐耗尽，恒星 会慢慢冷却，吸引效应压倒排斥效应， 使恒星塌缩。原子的壳层被压碎，形 成原子核在电子海洋中漂浮状态。此 时电子间的斥力抵抗不住恒星自身引 力，恒星塌缩至高密度状态。
.
7
第七页，共五十七页。
附：第二宇宙速度
如果将地球质量和半径的数值 代入，便是通常所谓的“第二宇宙 速度”。它是从地球表面将一个物 体发射到地球引力场以外所具有的 最低限度的速度。
.
8
第八页，共五十七页。
黑洞（black hole）
直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前， 一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。 又过了很长时间，这个黑洞的模型才被理解。 在没有任何观测到的实际证据证明其理论是正 确的情形下，作为数学模型的黑洞理论已经被 发展到非常详尽的地步。
按黑洞本身的物理特性划分
.
25
第二十五页，共五十七页。
暗能量黑洞
暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量 组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能 量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大 的负压以吞噬物体，从而形成黑洞。暗能量 黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。暗 能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星 系团形成的基础。
从上式中不难看出，质量越大、半径越小 的球体，其逃逸速度越大，如果令球体半径
R＜
则有 v逃＞c
这意味着什么呢？如果假定光也同一般物体一
小学天文课——黑洞PPT课件

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神秘的黑洞
-
1
课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
-
2
-3ຫໍສະໝຸດ -4什么是黑洞？
-
5
一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
-
6
奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真 正的“无底洞”
-
7
恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高
温度，散发出强- 烈的X射线
8
电脑模拟黑洞吞噬- 地球
9
黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘 的天体：
就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就
诞生了。
-
12
黑洞的扭曲作用：
-
13
吸积 蒸发 毁灭
-
演 化 过 程 ：
14
1、吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称 为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流 动。
-
15
2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
-
[实用参考]黑洞.ppt

[实用参考]黑洞.ppt


R sh
sh
C2
可算：
太阳M⊙≈2×1033克, Rsh≈3km, ρ≈1016克/cm3
5
黑洞：黑洞是时空中这样的一个区域，任何物质一旦 进入该区域，便永远不能出来。
黑洞是一种看不见的异常天体；60年代以后，成为 天文上最具诱惑力的搜索对象。与一切可见天体相 比，黑洞正是最强的引力场源，能使邻近处时空弯 曲得相当厉害，以致把任何东西都裹卷其内，甚至 光线也不能幸免。
总的来说，白洞和蛀洞还只是广义相对论的一个数学 结果，还未得到证实，而且就理论自身来看，也还有许 多问题要解决。
13
牛顿黑洞
（1）第一宇宙速度：
mv 2 R

GMm R2
v 7.9km/ s
（2）第二宇宙速度： 1 mv2 GMm v 11.2km/ s
2
R
（3）牛顿黑洞： v 2GM / R c
发后，剩余部分的质量一般仍要超过太阳质量的2倍以
上。这部分物质自身引力非常强大，从而发生急剧坍缩
的压力，但在如此强大的引力面前，无异于螳臂挡车。
随着坍缩加剧，分子、原子乃至原子核都会被挤破，最
终形成极高密度的引力中心。
9
黑洞既然看不见、摸不着，天文学家又是怎样发现和 观察它的呢？这主要是通过黑洞区强大的X射线源进行 探索的。黑洞本身虽然不能发出任何光线，但它对于 周围物体、天体的巨大引力依然存在。当周围物质被 它强大的引力所吸引而逐渐向黑洞坠落时，就会发射 出强大的X射线，形成太空中的X射线源。通过对X射线 源的搜索观测，人们可找到黑洞的踪迹。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接 到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞 的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗 恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

黑洞ppt课件

。
1971年，科学家们通过观测 双星系统的变化，间接证明了
黑洞的存在。
2019年，科学家们通过事件 视界望远镜观测到了黑洞的照
片，证实了黑洞的存在。
黑洞的类型
01
02
03
恒星型黑洞
由大质量恒星坍缩形成， 质量在数倍到数十倍太阳 质量之间。
超大质量黑洞
存在于星系中心，质量可 达数十亿倍太阳质量或更 高。
03
CATALOGUE
黑洞的影响
对星系形成的影响
星系形成
黑洞强大的引力可以影响其周围的星 体运动，甚至影响星系的形成。在某 些情况下，黑洞的存在可能导致星系 无法形成或改变其演化路径。
星系演化
黑洞通过吞噬星体和气体，可以影响 星系的演化过程。在某些情况下，黑 洞的强大引力可能会加速星系内部的 星体碰撞和合并过程。
黑洞ppt课件
目录
• 黑洞简介 • 黑洞的特性 • 黑洞的影响 • 黑洞的探索与观测 • 黑洞与相对论 • 科幻作品中的黑洞
01
CATALOGUE
黑洞简介
黑洞的定义
黑洞是一种极度密集的天体，其引力强大到连光也无法逃逸。
黑洞的形成与恒星坍缩有关，当一颗质量足够大的恒星燃烧殆尽后，其核心会坍缩 成黑洞。
高能辐射防护
直接观测黑洞会面临高能 辐射和X射线等有害物质的 威胁，需要采取有效的防 护措施。
黑洞研究的未来展望
发展更先进的观测技术
随着科技的发展，未来有望发展更先进的观测技术，如更高分辨 率的望远镜和更灵敏的探测器。
深入研究黑洞与宇宙演化
通过更深入地研究黑洞的性质和宇宙演化，有望揭示更多关于宇宙 奥秘的答案。
04
黑洞的奇洞与量子力学
量子力学与黑洞的结合是现代理论物 理学的重要课题。

黑洞PPT课件

视频：黑洞的产生 视频：恒星——中子星——黑洞
中子星的奥本海默极限
奥本海默（1904～1967）在1939年研究提出
如果中子星的质量超过3.2 m⊙(太阳质量的3.2倍)（精 细的模型给出值在2～3 m⊙之间），则其的中子间的泡 利斥力就再也阻挡不住星体引力坍缩，会进一步被压 缩成一个体积很小而质量巨大的高密度引力源——黑 洞。上述3.2 m⊙（常记作3）的中子星界限被称作“奥 本海默极限”，任何超此极限的恒星都难以停留在中 子星阶段。
黑洞的观测与发现
（4）银河系的1E1740.7-2942
黑洞候选者
1990年发现了一个较强的X射线和γ射线源，它距银河系 中心不到300光年，暂时代号为1E1740.7-2942
黑洞的观测与发现
（5）遥远星系（M87）的中心黑洞
黑洞候选者
1994年，哈勃太空望远镜拍摄到，在距离地球约5000万光年的椭圆星系M87
中，一团宽约1.6亿公里的灼热气体形成的吸积盘正在环绕其中心旋转
每秒竟达约500公里的旋转速率表明，它可能有一个量级可10光年的亮团组成
巨大的黑洞正把星体吸进去
黑洞的观测与发现
（6）银心黑洞
黑洞候选者
2002年，美国加州大学的科学家在《自然》周刊上公布了银心可能存在黑 洞的消息。该黑洞的体积大约是太阳的260万倍，直径大约是地球轨道直径 的1/10，众多恒星围绕它旋转，构成巨大的圆盘。该黑洞是一个强烈的射 电和X射线源，定位在人马座A（Sgr A，）的地方，称为人马座A*，离地球 约有26,000光年的距离。
现代科学技术概论
现代科学技术概论教学团队 2010年3月
宇宙篇
目录
一、科学家的预言 二、观测与发现 三、黑洞的类型 四、白洞、虫洞与时空旅行

黑洞 幻灯片

在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞而正粒子会逃逸由于能量不能凭空创生我们设反粒子携带负能量正粒子携带正能量而反粒子的所有运动过程可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸
1.黑洞的形成
2.虫洞？！
依据爱因斯坦的广义 相对论，引力使时空 弯曲
黑洞的形成
•
黑洞（Black hole）是根据现代的广 义相对论所预言的，在宇宙空间中存 在的一种质量相当大的天体。黑洞是 由质量足够大的恒星在核聚变反应的 燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩 （达到史瓦西半径）而形成。黑洞的 质量是如此之大，它产生的引力场是 如此之强，以至于任何物质和辐射都 无法逃逸，就连光也逃逸不出来。由 于类似热力学上完全不反射光线的黑 体，故名为黑洞。在黑洞的周围，是 一个无法侦测的事件视界，标志着无 法返回的临界点。
3.黑洞的蒸发 4.未来之路
卡尔· 史瓦西黑洞
1783年，英国天文学家约翰· 米歇尔想到：如果一颗星星，当它的质量变 得连光都无法逃逸，那么这个物体从外表来看就是黑色的，所以在空间内找 到这个物体在某种意义上来说是不可能的。米歇尔把它命名为“暗星”。
但米歇尔的“暗星”的问题被遗忘了一个半世纪，直到1916年，才 重新浮上水面。德国物理学家卡尔· 史瓦西发现了爱因斯坦大质量恒星方程的 一个解，这个解指向了一个消化完能量，塌缩的恒星。这个解指出:塌缩的 恒星在回缩到一定范围内时，会形成一个“魔球”，拥有强大的重力，以至 于超过了光的逃逸速度，所以在“魔球”中，连光都无法逃离。史瓦西没有 认识到：他重新发现了米歇尔的“暗星”。 下一步，史瓦西计算了一下“魔球”的半径（即史瓦西半径）。对 于一个太阳大小的恒星，“魔球”大约3千米（对于地球，史瓦西半径大约1 厘米）。这意味着当一颗星星拥有足够的能量压缩到两英里时，就会变成 “黑星”，经过这个不能返回的极限点（即黑洞的事件视界）的任何物体， 都会被它“吞噬”掉。但因为黑洞太离奇，所以连相对论方程的提出者—— 爱因斯坦也不相信它的存在。 你所能看到的最远的距 离被称作视界 双星系统：天鹅座X-1 （可能存在黑洞）

黑洞介绍儿童版课件

黑洞介绍儿童版课件
目 录
• 什么是黑洞？ • 黑洞的奇妙之处 • 探索黑洞的奥秘 • 黑洞的未来展望
CHAPTER 01
什么是黑洞？
黑洞的定义
01
黑洞是一种特殊的天体，它的引 力非常强大，以至于任何东西， 包括光，都无法逃脱其吸引。
02
在宇宙中，黑洞是一个神秘的存 在，我们无法直接看到它，但可 以通过它对周围物质的影响来推 断它的存在。
的吸引。
CHAPTER 02
黑洞的奇妙之处
黑洞的强大引力
黑洞的引力非常强大 ，连光都无法逃脱。
黑洞的强大引力是由 它的质量产生的，质 量越大的黑洞引力越 强。
当物体或光线靠近黑 洞时，会被黑洞的引 力牢牢吸引，无法逃 脱。
黑洞与光的奇妙关系
黑洞可以吸收和反射光线，使得 我们无法直接看到黑洞。
当光线靠近黑洞时，会被黑洞的 引力弯曲，形成光的奇妙现象。
使用望远镜观测
计算机模拟
科学家使用强大的望远镜来观测黑洞 ，收集关于黑洞位置、质量、自转等 数据。
利用超级计算机进行数值模拟，模拟 黑洞的演化过程，帮助科学家理解黑 洞的复杂结构和行为。
引力波探测
通过精密的引力波探测器，科学家能 够探测到黑洞合并等事件释放的引力 波信号，从而研究黑洞的性质。
黑洞对宇宙的影响
宇宙中的神秘存在
黑洞是宇宙中最神秘的天体之一 ，它们的存在挑战了我们对物质
、能量和引力的理解。
探索宇宙的极限
黑洞是探索宇宙极限的窗口，通过 研究黑洞，我们可以探索物质在强 引力场中的行为、引力的本质以及 量子物理学的边界。
揭示宇宙的奥秘
黑洞与宇宙的关系密切，通过对黑 洞的研究，我们可以揭示宇宙的奥 秘，深入理解宇宙的起源、演化和 最终命运。
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哈勃望远镜下木星红斑不断增大
“宇宙之王 ”
斯蒂芬·威廉·霍金
英国剑桥大学著名物理学家，被 誉为继爱因斯坦之后最杰出的理 论物理学家之一。霍金是当代最 重要的宇宙论家，是当今享有国 际盛誉的伟人之一，被称为在世 的最伟大的科学家之一，还被称 为“宇宙之王”。
在浩瀚无际的宇宙中黑洞的魅力吸引 着天文学研究者不断探索。相信依靠科 技的力量黑洞终会揭开神秘的面纱。
4、时间场异常
黑洞周围由于引力强大的因素，理论预期会发生时间场 异常现象，这包含了周围的参考系拖曳圈及事件视界效 应。此外，由于时间物理学尚未发展，时间意义失效的 区域，目前物理学还无能力进行探讨。
五、人造黑洞
1、美国制成“人造黑洞”
2005年3月，美国布朗大学物理教授 ‘霍拉蒂·纳斯塔西’在地球上制造出了 第一个“人造黑洞“。
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经 耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能 量已经不多了。这样，它没有足够的力量来 承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压 之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向 着中心点进军，直到最后形成体积接近无限 小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径 一旦收缩到一定程度，质量导致的空间扭曲 就使得即使光也无法向外射出——“黑洞” 就诞生了。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
四、黑洞的特点
1、事件视界
黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就 是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的 反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了 解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即“事 件视界（视界）”。
2、超强引力
黑洞是一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末 期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个称为“视界” 的封闭边界，黑洞中隐匿着巨大的引力场，因引力场特 别强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃 脱。
3、温度
黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度， 则正比于黑洞引力强度，却反比于黑洞质量。黑洞会 像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反 比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越 变越高，最后以爆炸而告终。
神秘的黑洞
课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
什么是黑洞？
一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
拓展：
哈勃空间望远镜
是以美国芝加哥大 学著名天文学家博士 爱德温·哈勃为名， 在地球轨道上并且围 绕地球的太空空间望 远镜。
➢哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏 锐的太空光学影像；
➢哈勃望远镜证明了大质量黑洞在宇宙中普遍存在—大多出现在星 系的中央位置。同时，天文学家还在它的帮助下，观测到宇宙膨胀 的精确数据，从而推算出宇宙年龄为138亿年（误差不超过3%）。
2、欧洲“人造黑洞”
2008年9月10日，随着第一束质子 束流贯穿整个对撞机，欧洲大型强 子对撞机正式启动。
3、中国科学家造出第一个“人造电 磁黑洞”
2009年10月15 日，《科学》杂志宣布，世 界上第一个“可吸收电磁波的微波人造黑洞” 在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个 小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助 人们更好地吸收太阳能。
小结
1、什么是黑洞 2、黑洞怎么形成 3、黑洞的分类 4、黑洞的特点 5、人造黑洞
我们学到了什么？
奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个 真正的“无底洞”
恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高 温度，散发出强烈的X射线
电脑模拟黑洞吞噬地球
黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神 秘的天体：
3、毁灭
黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体 积极小。但黑洞也有灭亡的那天。
三、黑洞的分类
任何东西进入黑洞都会被撕得粉碎
“黑洞无毛”
无论什么样的黑洞，其最终性质仅由质量、角动量、电 荷这三个物理量是惟一确定。
根据黑洞本身的物理特性质量，角动量，电荷划分， 可以将黑洞分为五类：
体积很小，密度很大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更 高。（如:小黑洞的体积只有原子核那么大，但质量和一 座山差不多）。
吸引力超大。
“只进不出、贪得无厌” “太空中最自私的怪物”
认识黑洞：
宇宙黑洞只是一个模糊的概念，它既看不到也摸 不到，只能通过X射线和伽马射线来确定它的存在和 测量它的体积和质量。
二、黑洞的形成
黑洞的扭曲作用：
吸积
演
化
过蒸发程：毁灭1、吸积黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称 为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的 流动。
2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。