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1 # 時空通訊
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2 # 心繫宇宙天地寬
解釋這個問題需要先簡單瞭解一下盾牌座UY這顆紅特超巨星的基本情況。
這顆恆星是目前已知體積最大的恆星,半徑約為太陽的1700多倍,如果將它放到太陽系的中心,它的直徑將超過木星軌道接近土星軌道,在它的體積之內,能夠容納大約50億個太陽,光速環繞這顆恆星的赤道一週需時6.91小時,而光環繞太陽一週僅需14.5秒。它的亮度也非常高,大約為太陽的34萬倍,是光度最高的恆星之一。但是它的質量僅為太陽質量的7-10倍,這說明它的密度很低,並且它的狀態非常的不穩定,正以很快的速度將大量物質拋入太空,並在其周圍形成雲氣,所以它幾乎完全被這些塵埃和氣體籠罩。盾牌座UY的壽命只會有短短1000萬至5000萬年,之後這顆恆星就會因核心的塌縮爆發為超新星,最終演變成一個黑洞。
引力是指具有質量的物體之間相互吸引的作用力,這種力是質量的來源,也是質量的結果,現代物理學中廣義相對論將引力被描述為時空的一種幾何屬性(曲率)。至於盾牌UY的引力範圍,其實只要是有質量的天體,無論是盾牌座UY,還是大犬座VY,在宇宙中,它們都可以看做是一個質點,或者引力源。它們的引力傳播的速度與真空中的光速一樣,並且強度衰減也和光在傳播中的衰減一樣遵循反平方律(或稱平方反比定律),理論上引力場的作用距離是無限遠的。
至於一個天體的引力如何測量,只要我們知道萬有引力常數G的數值、天體的質量以及天體之間的距離,根據萬有引力定律就能計算出來兩個天體之間的引力。宇宙中每個質點都以一種力吸引其他各個質點,這種力與各質點的質量的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比:
但引力又是四種基本作用力中最弱的力,只有強力的10^-39倍,也就是1千萬億億億億分之一,就是比弱力(除了引力最弱的力,只作用於基本粒子放射性衰變),也差26個數量級,就是差百億億億倍。
引力的大小與物體質量乘積成正比,與距離平方成反比。也就是說,物體的質量越大,引力就越大,而距離越遠,引力衰減的就越厲害,不光是按距離比例同步衰減,而是呈幾何數級衰減。
引力計算公式為:F=G(Mm/r^2)
其中,F為引力,G為引力常數,M和m為大小天體質量,r為天體之間距離。
所以,盾牌座uy的引力在幾光年外就很小了,甚至小得可以忽略不計。因為在幾光年外一般會有另一顆恆星,在其附近的小天體會受到另一顆恆星的制約,而很少受到盾牌座uy的影響。
就比如我們太陽,引力影響半徑大約在1光年左右,超出這個範圍,就不是太陽的引力圈了;而地球的引力範圍(希爾球半徑)為150萬公里,出了這個範圍,就影響甚微了。
引力的測算不是量出來的,而是透過恆星的質量計算出來的。盾牌座uy質量約太陽的8~10倍,但半徑有太陽的1708倍,體積是太陽的約45億倍。這樣盾牌座uy就是一個虛胖子,而且很虛很虛,表面密度和重力就非常低,不但比太陽低,比地球也低幾個數量級。經科學測算,盾牌座uy的表面重力加速度約9.5x10^-4米/s^2,太陽表面重力加速度為275米/s^2,地球表面重力加速度為9.8米/s^2。
正是因為這顆星球體積太大,與質量不成比例,而引力(重力)是以質量為依據的,引力的計算是從質心到質心的,盾牌座uy的半徑巨大,從質心到表面距離遙遠,引力衰減得就很厲害,所以表面重力加速度就會很小了。
盾牌座uy雖然很大,直徑達到23.8億千米,但比起光年來還只是個小毛拉子。1光年長度為9.46萬億千米,盾牌座uy直徑只是1光年的約4000分之一。
盾牌座uy已經進入恆星演化末期,其中心核聚變燃料不足導致恆星已經極不穩定,其外圍物質已經難以鞏固,處於不斷逃逸渙散階段。由於它的質量目前難以精確估計,而且質量在不斷地損失,盾牌座uy的結局尚難預料。
如其結局質量大於太陽質量8倍以上,將會發生超新星大爆炸,中心塌縮成一顆中子星;如果質量小於太陽的八倍,則可能在硝煙散盡之後,留下中心一個緻密的白矮星。
盾牌座uy距離我們約5100光年,因此那裡發生了什麼,要在5100年後才能夠到達地球,被人類所觀測。
它現在是否已經爆炸了,伽馬射線暴是否已經在來的路上;或許它已經爆炸幾千年了,引力波即將到達我們地球,這些都是未知數。
這一切都緣於我們的觀測依靠光為媒介,而光是有速度的,我們看到的一切只能是過去時。