【都说黑洞中连光都无法逃脱,那么黑洞周围那一圈亮光是什么,为什么没有被吸进?】
黑洞 。顾名思义就仿佛是一个空无一物 。连光也无法逃逸的空洞 。由于光也无法逃逸 。所以它显得特别黑 。所以称之为黑洞 。黑洞外围的光晕也在黑洞引力圈之内 。但此处引力还较小 。光线还可以逃离所以我们可以看到 。照片可以拍到 。科学家把它称之为视界 。黑洞之内并非空无一物 。它有一个密度极高的硬核体积极小 。但质量却十分巨大 。照片上看这个黑洞的质量是太阳质量的65亿倍 。视界部分的物质只要已经进入黑洞引力圈 。终究是会被吸进去的 。之所以形成一个圆圈 。就就是说它们已经受到该黑洞引力的控制 。
其他观点:
解决你提的问题 。首先需要知道两个概念 。一个是黑洞 。一个是视界 。
1、黑洞:黑洞是现代广义相对论中 。宇宙空间内存在的一种天体 。黑洞的引力很大 。使得视界内的逃逸速度大于光速 。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体” 。
你可能会问什么是时空曲率?(通俗的来说 。引力就是空间弯曲的结果 。如果你站在一个平地 。你当然可以不动 。但是如果你站的是一个弯曲的地板 。你就会运动【无摩擦】) 。而黑洞就是空间弯曲到了极致 。变成了时间 。而时间变成了空间的结果 。
2、视界:1916年 。德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解 。这个解表明 。如果将大量物质集中于空间一点 。其周围会产生奇异的现象 。即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面 。即使光也无法逃脱 。
也就是说 。当物质到达视界内时 。光也无法逃脱 。而不是视界内时 。就是一个普通的天体 。(空间弯曲没到极致 。东西还可以存留) 。
视界的推导也很简单 。物体逃离的动能等于天体势能 。最后再把物质速度换成光速即可 。
1/2MV^2=GMm/r ==>R=2GM/c^2[史瓦西半径]
其他观点:
近期 。科学家们发布了人类历史上首张黑洞照片 。
人类目前对黑洞的认知到底有多少呢?
1.黑洞的预言
当汽车驶入拱桥 。速度过快时 。则不再沿着拱桥表面行驶 。而是“飞了出去” 。同理 。地球是个球体 。当运动速度大于某一临界值的时候 。也会沿着切线方向“飞出去” 。在此临界速度下 。万有引力提供向心力 。匀速圆周运动半径恰好等于地球半径 。
文章插图
据此得到第一宇宙速度v1 ≈ 7.9 km/s 。飞行器大于此速度便能够围绕地球运转 。成为卫星 。
当速度继续增大时 。飞行器将脱离地球引力的束缚 。围绕太阳系运转 。成为行星 。该临界速度称为第二宇宙速度 。计算方法通过能量守恒定律 。设无限远处为势能零点 。那么把飞行器从地表移动到无限远处 。万有引力做功为:
文章插图
列出能量守恒方程:
文章插图
得出:
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第二宇宙速度为v2 ≈ 11.2 km/s 。当然如果飞船运动速度超过第三宇宙速度 。能够脱离太阳引力 。围绕银河系中心运动 。成为恒星 。
爱因斯坦认为 。光速是宇宙速度的极限 。令逃逸速度等于光速c 。得到一个临界半径 。称为史瓦西半径
文章插图
当星体的半径小于史瓦西半径时 。连光都无法逃逸 。更不会有任何信号发出 。这样的星体成为黑洞 。史瓦西半径所形成的球面组成一个视界 。称为事件视界(Event Horizon) 。
2.事件视界
在事件视界以内 。逃逸速度大于光速 。任何光线不可能从事件视界内部逃脱 。事件视界有哪些性质呢?
事件视界是时间静止的界面
通俗来说 。如果我们乘坐宇宙飞船越过事件视界 。时间在我们身上的流速很正常 。我们自己的体验就是加速向黑洞撞去 。而对于事件视界之外的观察者来说 。我们永远也不会经过事件视界 。而是随着时间的流逝无限接近事件视界 。因为事件视界时间是静止的 。飞船上的人在界面附近过了一秒钟 。可能相对于事件视界之外的观察者几年、几百年、几万年甚至无尽的时间 。所以事件视界之外的观察者来说 。永远也无法观察到飞船通过事件视界 。
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