《星際穿越》裡的黑洞為什麼能看得見?黑洞不是不發光的嗎?

2021-01-09 星宇飄零

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,並產生高溫輻射,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,科學家公布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。

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    《星際穿越》中確實沒有明顯交代名為「卡岡圖雅」的黑洞在宇宙中的具體位置,是否有出銀河系我們不得而知,我們可以了解一下的是,現實中確實有類似卡岡圖雅黑洞的案例!我們從《星際穿越》故事的設定中可以了解到「卡岡圖雅」黑洞的一些參數!
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