關於黑洞你真的知道嗎?

2020-12-27 騰訊網

今天給大家來講講黑洞。一個黑黑的洞。

1916年,一個叫卡爾 史瓦西的德國天文學家計算得出了一個愛因斯坦引力場方程的真空解。這個解表明了一個質點周圍存在一個視界,物質只要進入這個視界,就無法逃逸出去,會一直向這個質點的中心靠近,這就是黑洞。

那我們首先來弄明白逃逸這件事情。

假如你在地球上扔一個足球,不管你使出多大力氣,這個足球最終還是會落回地球表面的,因為足球會受到地球的引力作用。

假如你變成超人了,你的力量變得很大很大,那有沒有可能將這個足球扔出地球呢?答案是肯定的,像火箭發射衛星,衛星最後就脫離了地球表面,最後會繞著地球轉動。讀過高中的同學都知道,這就是第一宇宙速度,為7.9km/s,換句話說你手中的足球如果1秒鐘飛行7.9公裡,這個足球才有可能跑出地球表面。但是這並不意味著這個足球逃逸出了地球,因為它還是在繞著地球在轉動,並沒有完全擺脫地球對它的束縛。

那我們繼續加大力量,使這個足球變得更快,它不就可以徹底擺脫地球了嘛。是的,這就是第二宇宙速度,11.2km/s,如果球以大於11.2 km/s的速度飛行,它就會徹底擺脫地球的束縛,像斷了線的風箏,再也不回來了,這就是逃逸。

那麼反過來,你想逃出地球,地球肯定不想你逃出去,那麼地球就要想辦法了。首先我們要弄明白影響這個逃逸速度的因素是什麼。這個高中的同學都知道,就是地球的質量和半徑,地球的質量越大,逃逸速度越大,地球半徑越小,逃逸速度也越大。

那麼問題就來了,愛因斯坦說光是宇宙中速度最快的,就算你的力量再大,你扔出去的這個足球的速度也不可能超過光速的。那聰明的小夥伴應該知道地球想什麼辦法不讓這個足球逃逸出去了吧。對,就是加大自己的質量,減小自己的半徑,這樣逃逸速度就不再是11.2km/s了,逃逸速度將會變大,直到連光都逃逸不出去,光速為30萬km/s。要想達到這個數值,我們假設地球質量不變的情況下,地球要變小到桌球那麼大才有可能。

也正是因為光都出不來,所以才叫做黑洞,因為你看不見他,也無法直接觀測。黑洞雖然無法直接觀測,但可以藉由間接方式判斷它的存在。黑洞的引力極強,靠近他的物體都會被它吸進去,這些物體在吸進去之前因高熱而放出和γ射線的「邊緣訊息」,通過這種現象就可以判斷黑洞的存在。

2019年4月10日,全球六地(比利時布魯塞爾、智利聖地牙哥、中國上海和臺北、日本東京和美國華盛頓)召開全球新聞發布會,宣布人類首張黑洞照片即將在全球六地同步發布。北京時間10日晚9時許,包括中國在內,全球多地天文學家同步公布了黑洞「真容」。該黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影,周圍環繞一個新月狀光環。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。不得不說老愛確實非常牛呀!

人類第一張黑洞圖

黑洞有個很奇妙的現象,我們的生活的世界是時光不能倒流,但是空間可以改變,比如你想到北京就去北京,想去上海就去上海,但是你不能回到昨天。但是在黑洞中,空間位置你是無法改變的,因為黑洞中心的強大引力,你只能被迫一直向黑洞中心靠近,但是你可以回到昨天,因為光在裡面無法出來,你可以看到以前發生的現象,這種說法也不知道對不對?

還有黑洞的盡頭是不是另一個宇宙,這些都不得而知。關於宇宙我們有太多的未知,人類社會的文明最終也必然將走向宇宙。關於黑洞,關於宇宙,小夥伴們還知道哪些呢?歡迎評論留言,這個神秘的宇宙空間還有多少未解之謎呀?

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