黑洞的探测黑洞研究的历史与意义

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摘要黑洞是宇宙中最神秘的星体之一，几百年来一直被科学家们强烈关注，是物理学中一个重要的研究分支。2016年LIGO宣称检测到引力波，使黑洞探测的技术更进一步，同时也引起了人们对黑洞的关注。本论文将介绍黑洞的产生、黑洞的性质以及黑洞所处周边的环境，并详细描述几种探测黑洞的方法，包括引力波探测、引力透镜、X射线探测、黑洞伴星、密度效应等七种方法。有些方法还只是理论上可行，有些方法已经被科学家所使用。无论这些方法是否实际可行，掌握这些方法的原理，有助于进一步地了解黑洞。51470

毕业论文关键词：黑洞；射线；引力；探测

Black hole is one of the most mysterious celestial bodies in the universe, scientists have concerned on it for centuries.It is an important research area in physics. In 2016,the technology of black hole detection made important strides,LIGO declared they had found gravitational wave,at the same time, it also causes people to pay attention to the black hole.This paper describes the born, characteristic and environment of black holes,and summarizes the methods of black hole detection which include gravitational wave detection, gravitational lens,X ray detection, black hole companion, density effect and so on.Some of these methods are just theory,some of these are achieved.In order to know Black hole better,we need to master the principle of these methods.

Keyword: Black hole; Rays; Gravitation; Detection

一、黑洞研究的历史与意义 4

二、黑洞的分类 5

三、黑洞的演化 6

四、黑洞的性质 7

五、黑洞的探测 8

（一）引力波 8

（二）引力透镜 11

（三）X射线源 12

（四）黑洞周边的新星 14

（五）黑洞伴星 14

（六）黑洞吸积盘 14

（七）密度效应 15

六、展望未来 15

参考文献 16

致谢 17

一、黑洞研究的历史与意义

“黑洞”这个概念在人类文明中已经存在了200多年。在1783年，英国人约翰米歇尔第一个提出存在质量足够大并足够紧密的恒星，它的引力大到光线都无法逃脱。1796年，拉普拉斯写道：“天空中存在着黑暗的天体，像恒星那么大，或许也像恒星那样多。一个具有与地球同样的大小而质量为太阳250倍的明亮星球，它发射的光将被它自身的引力拉住而无法逃离[1]。正是这个道理，宇宙中最明亮的天体很可能是看不见的。”这是人类对“黑洞”最初的猜测。

而后的两百多年内，“黑洞”存在的可能性以及它的神秘感，吸引了大批世界上最优秀的科学家们去研究它。德国天文学家卡尔史瓦西于1916年求解出爱因斯坦广义相对论的第一个严格解答，其结果预示着宇宙中可能存在黑洞。霍金将量子场论运用于黑洞时空，并证明黑洞会像黑体一样辐射出光谱而导致黑洞的蒸发。2005年，美国在实验室造出了人工黑洞。无数科学家为“黑洞”付出了大量的时间和精力。他们企图通过研究黑洞的性质，解开宇宙和自然的奥秘，它的研究对未来物理学的发展极其重要。