告訴你《星際穿越》裡的黑洞大得多恐怖

2020-12-06 星宇飄零

黑洞有很多種,並不是千篇一律的,電影中的黑洞是其中一種——帶吸積盤的超大質量克爾黑洞。

按照電影裡設定的黑洞類型,黑洞就是電影裡呈現那樣的,這個黑洞可是根據廣義相對論權威、諾貝爾物理學獎得主基普索恩提供的計算結果數據建模渲染製作而成的。它被稱為史上最真實黑洞一點也不為過。

電影《星際穿越》裡的黑洞

電影裡這個巨型的黑洞相當震撼,按照索恩的設定,這是一個具有1億倍太陽質量的高速自轉的克爾黑洞。電影裡你可能覺得它轉得很慢,那是因為它太大了,單看電影你絕對猜不出它直徑有多大。你就把它簡化成史瓦西黑洞算算1億倍太陽質量的史瓦西半徑有多大。而你看到的黑色部分並不是黑洞的視界邊緣,那只是黑洞的發光部分——吸積盤的內邊緣。而吸積盤至少在視界半徑的1.5倍以外,劃重點是以外。也就是說你剛才算出來的史瓦西半徑至少再乘上1.5才有可能是你看到的黑色部分的半徑。

我找了這個黑洞渲染前的設計圖,見下圖:

電影《星際穿越》裡的黑洞設計圖

剛才說1.5倍以外,是因為視界外1.5倍處是光子球的位置。光子球是一個光子繞黑洞的圓形軌道臨界面,外界光子越過這個臨界面基本上就出不來了,在這個臨界面內只有往外發射的光子才能出來,所以上圖中心的黑色區域邊緣很有可能還不是視界邊緣,而是光子球邊緣。。。如果是這樣的話,那麼黑色邊緣再往內縮三分之一才是黑洞的視界邊緣。。。_

電影裡的黑洞——吸積盤視角

現在想清楚你看到的那個吸積盤部分有多麼巨大了嗎?_如果你剛才偷懶沒算,那我就告訴你,1億倍太陽質量的史瓦西黑洞半徑超過地球繞太陽公轉的軌道半徑_…

啊,差點忘了,上面的黑洞視界面是整個視界麵攤開的,也就是看到的正面其實已經包括了背面,所以實際上看到的視界面比實際要大。上面那個渲染前的黑洞設計圖上下兩個半圓的吸積盤實際上就是處在黑洞背面的,被黑洞的引力透鏡彎到前面來了。

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