2026年同步练习册上海科学技术出版社八年级物理全一册沪科版第201页答案
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黑洞
在宇宙演化的过程中,恒星是最基本的物质单位。恒星形成后,它们通过引力相互作用形成星系和星系团。在某些情况下,恒星会死亡并形成引力极强的天体,这就是黑洞。因此,黑洞的形成和演化与宇宙的演化密切相关。
北京时间2019年4月10日晚9时许,包括中国科学院上海天文台在内的一些国内机构参与了“拍摄黑洞”的国际合作,他们利用分布在世界各地的射电望远镜,组成一台巨大的虚拟望远镜,其口径相当于地球直径,该望远镜“拍照”重点,就是位于M87星系中心的超大质量黑洞——其质量约为太阳质量的65亿倍。包括中国在内,全球多地天文学家同步公布了首张黑洞真容,如图所示。
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,其核心在自身重力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体,同时也压缩了内部的空间和时间。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,连中子间的排斥力也无法阻挡。中子星在引力的进一步挤压下被碾碎,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质,由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。在宇宙的演化中,黑洞扮演着非常重要的角色,它们对周围物质的引力可以促进星系的形成和演化。
“宇宙大爆炸”理论认为,宇宙是由一个致密炽热的点,于一次大爆炸后膨胀形成的。科学家经观测发现,远星系的颜色比近星系的要稍红些。哈勃仔细测定许多星系光谱中特征谱线的位置后发现,在地球上观测遥远星系时,几乎所有星系的光谱都存在红移现象,而且距离越远的红移量越大,整体呈正比例关系。星系红移说明几乎所有星系都在远离我们,是宇宙正在膨胀的结果,哈勃的这个重大发现奠定了现代宇宙学的基础。
银河系以外的绝大多数星系的退行速度 $ v $ 和离我们的距离 $ D $ 成正比,即“$ v = H_0 D $”,式中 $ H_0 $ 为一常数,称为哈勃常数(已由天文观察测定)。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远。
1. 在银河系中心的天体是(
C
)。
A. 中子星
B. 太阳
C. 黑洞
D. 恒星
2. 黑洞在形成过程中,质量和
密度
都在不断变大,产生极强的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去,无法逃脱。
3. 关于“宇宙大爆炸”理论,上述材料中提到的证据之一是
星系红移
。
4. 由“$ v = H_0 D $”及我们所学的速度公式,假设某星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间为 $ t $,其计算式为 $ t = $
$\frac{1}{H_0}$
(用“哈勃常数 $ H_0 $”表示)。

答案

1. C
2. 密度
3. 星系红移
4. $\frac{1}{H_0}$