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既然黑洞連光都被鎖住無法逃逸,照片又是怎么拍到的呢?

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樓主
既然黑洞連光都被鎖住無法逃逸,照片又是怎么拍到的呢?96 / 作者:694207667 / 帖子ID:54423,214024

黑洞連光都逃不掉是指黑洞里面,而人類拍攝到的黑洞照片是黑洞外面,就是這么簡單。

雖然簡單,但要說起黑洞里面和外面就不那么簡單了。
黑洞是巨大引力導致的一種天體,所有的質量都集中在黑洞中心一個無限小的奇點上,這個奇點就是愛因斯坦廣義相對論引力場論導致的一個必然結果。
愛因斯坦相對論嚴密論證了,質量導致了時空扭曲,質量越大的物體導致的時空扭曲越大,而質量越大或同等質量的物體,體積越小對時空曲率的扭曲效應就越大。
既然黑洞連光都被鎖住無法逃逸,照片又是怎么拍到的呢?21 / 作者:694207667 / 帖子ID:54423,214024

黑洞中心那個奇點無限小,對周邊時空就會導致無限曲率,任何進入這個無限曲率范圍的物體都被無情的吞噬,連光也不例外。

所有時空曲率的表現就是萬有引力,無限曲率就是無限引力。
因此在黑洞無限引力場控制范圍內,光也無法逃逸。光子是世界上運動最快的粒子,每秒鐘約30萬公里,如果連光都無法逃逸,說明在黑洞無限引力范圍內,一切都無法逃逸。
既然黑洞連光都被鎖住無法逃逸,照片又是怎么拍到的呢?3 / 作者:694207667 / 帖子ID:54423,214024

這個引力范圍就是黑洞,既然連光都被鎖住,就是黑呼呼的一個洞,什么也看不到。這就是黑洞里面。

這個里面有多大呢?在1916年一位叫卡爾·史瓦西的科學家給出了一個解,這個解就是愛因斯坦引力場的一個精確解,人們把它命名為史瓦西半徑。
這個解認為任何物體質量都有一個史瓦西半徑,只要所有質量壓縮到自己的史瓦西半徑以內,就會無法遏制的向中心體積無限小的奇點墜落,而在奇點周邊形成一個無限曲率的引力場范圍,這個范圍就是史瓦西半徑。
史瓦西半徑的計算公式為:R=2GM/c^2
其中R為天體的史瓦西半徑,G為萬有引力常數(G=6.67×10N·m/kg),M為天體的質量,c為光速。
根據這個公式,太陽的史瓦西半徑約3000米,也就是說太陽全部質量如果壓縮到3000米半徑的一個球里,就會變成一個黑洞,這個黑洞的中心就是一個無限小的奇點,而其無限引力的半徑就是3000米范圍,在這個3000米范圍的球里,連光也無法逃逸。
既然黑洞連光都被鎖住無法逃逸,照片又是怎么拍到的呢?67 / 作者:694207667 / 帖子ID:54423,214024

這個史瓦西半徑就是黑洞的“里面”,這個里面我們是看不到的。但出了這史瓦西半徑范圍,黑洞的引力雖然還很大,但已經不是無限的了。

這樣,物質就在這個邊緣地帶以光和各種射線的形式迸發著,這個邊緣地帶就叫黑洞的事件視界。
由于黑洞巨大的引力和角動量,會把接近黑洞視界的一切物質撕碎并高速旋轉,速度可以達到光速一半甚至接近光速,就在黑洞邊緣形成一個巨大的吸積盤,這個吸積盤圍繞著史瓦西半徑高速旋轉,物質邊旋轉邊被黑洞吞噬。
也有些物質想要掙脫,劇烈的碰撞產生高能量爆發,不斷地向太空發射出高能射線和明亮的可見光,人類拍攝的黑洞照片就是拍攝到事件視界邊緣的狀態。
既然黑洞連光都被鎖住無法逃逸,照片又是怎么拍到的呢?92 / 作者:694207667 / 帖子ID:54423,214024

通過研究可見可測的黑洞事件視界邊緣狀態,研究黑洞對周邊天體的影響,科學家們就可以計算出這個黑洞的質量和史瓦西半徑大小。

特別說明的是,人類第一張黑洞照片是通過全球聯網的巨大射電望遠鏡拍攝到的,口徑相當于一個地球。這個黑洞叫室女座A星系中心黑洞,又叫M87星系中心黑洞,M87星系是一個巨大的橢圓星系,中心黑洞的質量約為太陽的65億倍。
由于這個黑洞距離我們5500萬光年,因此我們看到的這個黑洞形象是5500萬光年前的樣子,現在這個黑洞怎樣了,要到5500萬年后我們才能知道。
就是這樣,歡迎討論。
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原文地址:今日頭條
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沙發
online_member 發表于 4 天前 | 只看該作者
這個會不會是太陽形成的雛形
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板凳
online_member 發表于 12 小時前 來自手機 | 只看該作者
那不是照片哦!是推測繪畫。
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