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  • 1 # 星宇飄零2099

    在廣義相對論裡,黑洞的本體是看不見的,但是黑洞在吸食物質粒子時,由於物質並非都是徑直落向黑洞,而是大部分會存在一個切向速度,這導致物質不會很快落入黑洞並消失,而是在黑洞周圍形成一個盤狀的物質盤,科學家稱它為吸積盤。電影《星際穿越》裡發光被看到的部分正是這個吸積盤。

    那麼吸積盤為什麼會發光呢?這是由於吸積盤內物質在繞黑洞旋轉過程中,並非都是方向相同和速度相同,它們落向黑洞的時候發現並不一致,而隨著繞黑洞公轉,由於巨大的潮汐力,內層吸積盤物質的公轉速度與外層物質的公轉速度也不一致,這種速度差異導致吸積盤內物質粒子在繞轉過程中產生劇烈的摩擦,併產生高溫輻射,這種輻射可比太陽的輻射還要劇烈得多,因為吸積盤輻射的質量虧損可以達到30%以上,相比之下,太陽氫核聚變的質量虧損才0.7%…………

    不過由於中心黑洞造成的引力紅移,這些強烈輻射到達外界時已經被打折了。

    在4月份,科學家公佈了人類拍攝到的首張黑洞照片,上面的可見部分正是黑洞周圍的吸積盤。

    另一個問題是,黑洞吸積盤是一圈繞赤道旋轉的物質盤,不是環狀的嗎?為什麼電影裡這麼奇怪,無論從什麼方向看都是繞黑洞一圈的,並且赤道上還有一圈……

    這是由於引力透鏡問題,黑洞的強大引力會掰彎它後面吸積盤發出的輻射的光行進路徑,導致光從包括兩極的各個邊緣射向觀察者所在位置。可以說在強大的引力透鏡下,黑洞是,360度無死角的,黑洞的整個背面都可以展現在正面。

    這個圖能清晰展現你看到的吸積盤實際上屬於哪一部分。

  • 2 # 諸葛小村姑

    這位同學,在宇宙深空的黑暗背景下,黑洞本身不會釋放可見光,我們是看不到的,不過我們人類聰明啊,在背後放一張A4紙,那個黑乎乎的大傢伙這不就一目瞭然了麼?科學家正是利用這個原理找到很多黑洞的。

    黑洞對物質的吸引,以“史瓦西半徑”為臨界點,在這個介面之外,光和物質該幹嘛幹嘛,可以四處放射或者反射光線,一旦跌落到了介面,那就是永不回頭的了。當物質逐漸匯聚到史瓦西半徑介面的時候,由於運動加速,粒子碰撞機率增多,大量的可見光和X射線被釋放出來,由於黑洞本身是大質量恆星收縮的產物,角動量驚人,輕鬆地可以達到每秒鐘數千轉,使得圍繞在它周圍物質也呈現盤狀分佈,這樣子,我們才會“看”得到中央黑洞。

    在黑洞沒有吸取物質的時候,是不是我們就“看”不到了呢?不用怕,根據相對論原理,光線在經過超大質量的黑洞附近的時候,由於空間會嚴重彎曲,導致透鏡現象的產生,天文觀測這就是尋找這樣的彎曲區域,看看星圖與之前的觀測有什麼扭曲的地方,從而判斷該區域是否有大質量黑洞以及運動軌跡。

    隨著人類太空探索的深入,會逐步揭開黑洞的面紗,或許可以找到可以利用的方法,沒什麼不可能的事。世界萬物都是相對的。

  • 3 # 業餘天文學

    黑洞是廣義相對論預言的,時空曲率大到光都無法逃脫的一種天體,它包括其中心的一個密度趨向於無限大、體積趨向於無限小被稱之為奇點的怪異點,以及周圍光都無法逃脫的一部分割槽域(稱之為事件視界),在事件視界以外的觀察者無法利用任何物理方法獲得事件視界以內的任何事件的資訊,或者受到事件視界以內事件的影響。

    從黑洞的定義來看,我們是無法看到黑洞“本尊”的,因為黑洞強大的引力封鎖了其內部的一切資訊,黑洞的內部與我們的世界完全隔絕,任何物理法則在黑洞奇點處都將失效。

    我們無法直接觀測到黑洞,但是黑洞有一個與眾不同特點,就是其強大的引力,在黑洞引力作用到其他物體之上時,我們就可以藉由這些物體產生的變化來探知黑洞的存在和質量等資訊。

    黑洞引力的作用方式包括三方面:

    一是對光的作用。廣義相對論預言,時空在大質量天體附近會產生彎曲效應,而光線也不例外,在光線透過大質量天體時,會沿彎曲空間的最短路線傳播,如果我們在光源之間存在一個大質量前景天體,那麼光源就會在這個天體兩側形成兩個像,就好像有一面透鏡放在觀測者和天體之間一樣,這種現象稱之為引力透鏡效應。所有大質量天體,包括恆星、星系等都會明顯地產生這種效應。黑洞作為大質量緻密天體的代表也不例外,黑洞會對背景天體發出的光產生明顯的引力透鏡效應,藉此我們可以發現黑洞的存在,同時也能透過這個效應觀測到更遙遠的天體。

    二是對周圍恆星的作用。黑洞的引力會造成其附近恆星執行軌道及執行狀態異常。我們正是這樣發現我們銀河系中心的黑洞的。銀河系中心黑洞位於人馬座A,或稱人馬座A*射電波源。天文學家們在對銀心附近的恆星執行軌跡進行分析的時候,發現他們均圍繞一個看不見的質量中心以橢圓軌道運動,在其運動至離這個中心比較近的時候可以明顯地看到他們的運動速度加快,這說明其中心存在一個超大質量的天體,而這個天體非黑洞莫屬,藉由這個現象,在對銀心長達16年的觀測後,天文學家已確定銀河系中心潛伏著一個超大質量黑洞,其質量約為400萬倍太陽質量。

    三是對周圍物質的作用。貪錢的人在金錢的面前是無法掩蓋其本性的。黑洞也是如此,在黑洞遇到敢於靠近他的物體時,便會毫不留情地將其吞噬,不論這個天體是行星、恆星、白矮星、中子星亦或是另外一個黑洞。而在超大質量黑洞貪婪地吞噬其周圍的物體時,這些物質不會一下被吞到他肚子裡,而是沿著螺旋線不斷向事件邊界加速行進,並在事件視界外圍形成一層一層的吸積盤。由於黑洞潮汐力作用,吸積盤內層和外層物質在運動的過程中存在極大的速度差,並由於摩擦而產生超級巨大的熱量,同時在黑洞的兩極將會向相反的方向爆發綿延數光年之遠的噴流。我們發現的大多數黑洞都是由這種方式發現的,包括M87星系中心那個被首次照相的黑洞,他們有一個共同響亮的名字:類星體,類星體是宇宙中最亮、能量最高的天體,即便是遠在100億光年之外,其亮度依然可以被我們清楚地觀測到。

    《星際穿越》是一部好電影,因為導演克里斯托弗·諾蘭在拍攝的時候專門去拜訪了基普·索恩等著名的物理學家,進而對電影中那個黑洞的表現方式做了精心的設計,使其與物理學定律相輔相成。在電影中我們能看到黑洞吞噬物體所形成的明亮的吸積盤,以及引力透鏡作用形成的明亮事件視界邊沿。

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