黑洞的旋转速度有多快?你知道黑洞进食多有意思吗?继续M87之旅


黑洞的旋转速度有多快?你知道黑洞进食多有意思吗?继续M87之旅


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黑洞的旋转速度有多快?你知道黑洞进食多有意思吗?继续M87之旅


我们继续M87星系的旅程 。在开始之前 , 我想问大家一个问题:当一个黑洞旋转时 , 它的速度有多快? 如果你是第一次听到这个问题 , 请先不要急着回答 。下面会告诉你答案 。如果你对黑洞有兴趣 , 想知道它旋转时的速度和方向 , 那么就继续往下看吧!


M87星系是一个星系团 , 距离地球大约有320万光年 。这个星系团被认为已经形成了一个黑洞 。事实上 , 它们看起来非常相似 , 但其中一个黑洞的旋转速度比另一个快 。如果我们以每秒10000公里的速度运行 , 那么它将比M87更快 。为什么会这样呢? 因为M87与它周围的其他一些星系发生了碰撞 。它们碰撞后向外逃逸 , 然后成为了黑洞的一部分 。这就是我们所说的 , 黑洞旋转得非常快 。这个黑洞从地球上看起来很小?实际上它有两个质量! 和我们平时所见的一样 , 当光线穿过一颗恒星时会被它挡住或反射回来 。但是根据爱因斯坦相对论的预言 , 黑洞周围的任何物质都不会阻挡光线向外辐射(或者反射)(请注意 , 这里指的是光线不能被太阳粒子直接阻挡) , 而是会被一种称为光波的能量(简称光子)所吸收(或者散射) 。那么光波是如何被吸收和发射出来的呢? 当一颗恒星进入轨道时 , 它会发射出一种辐射 。这种辐射将被一个叫做“引力势”(英语: Gravity Appearance)的东西吸收到光子中去 。如果光子被一颗恒星所吸收和散射之后仍然不消失 , 那么光线就没有办法再次发射出去了 。
在M87星系中 , 有一个中心黑洞 。那么 , 为什么这个位置是黑洞?这很好理解 。在这些大质量星系中 , 由于中心黑洞的质量比周围要少得多(即它离我们有多远) , 所以这个地方就是黑洞的位置 。在这里观察到的一个奇怪现象是 , 当一个普通黑洞(如中子星或白矮星)通过黑洞周围时 , 它仍然能保持其形状不变 。 这意味着什么? 因为M87恒星质量很小(通常小于1太阳质量) , 它们在引力的作用下不断远离中心黑洞 , 从而形成一个稳定且不断膨胀的星团 。由于我们银河系也有一个小星系(也称为超大质量星系) , 所以当我们通过M87时 , 我们看到的实际上是它自己的星系——M87本身——正在以一种非常稳定且缓慢但却难以想象的方式向后移动 。这个星团是由两个紧密结合的小星团组成的 。 他们通过相互接近和远离彼此而形成了一个相对较小的天体(即所谓的“中子星”) 。这个大质量星系也是由两个小星系组成:其中一个以极快和极慢的速度向外膨胀并将其引力压缩到极限:即称为“黑洞” 。事实上 , 我们可以把M87看成两个超大天体相互碰撞产生的一系列小天体之一——实际上 , 它们彼此在相撞之前已经紧密结合在一起了(见图1) 。然而我们不能想象这两个大星系之间是否有任何接触现象(尽管有可能存在着一些接触现象) , 因此可以肯定地说:没有接触现象 。但是这个说法也可能会使某些人感到不安:因为我们知道M87星系中没有任何物质存在于这个星团中 , 因此它实际上不属于M87星团本身 。

【黑洞的旋转速度有多快?你知道黑洞进食多有意思吗?继续M87之旅】
当黑洞被撕裂时 , 它会释放出巨大的能量 , 并且可以看到一束光 。但在这种情况下 , 光线将是不可探测的 , 因为黑洞就像一个无光的球 。它的核心仍然是黑暗的 。当一个更大、更重的物体撞击或撕裂黑洞时 , 也会产生同样的效果 。 但是当物体在中心处被撕裂、收缩时 , 能量就会以与速度成正比的比例(或更大比例)传播到整个空间 。因为这是一种非对称性行为 , 所以可以通过测量它得到黑洞的运动速度 。现在我们知道 , 黑洞是如何运动的 。我们来看看这些图片中显示出的一些现象 , 其中一些我们将在文章中得到解释 。



我们继续说 。你可能已经注意到了 , M87星系的中心是一个非常明亮的点 , 这个点实际上就是黑洞 。在你的想象中 , 你会认为 , 有一个巨大的黑洞正在进食 。 所以这个点不是中心那个小点吗? 实际上 , 没有想象中的那么大 。实际上 , M87星系只有一个非常小、非常暗的恒星(我们称之为“白矮星”) 。所以说 , 黑洞吃掉行星不会影响行星的质量、亮度和位置 。但由于黑洞进食 , 这个大质量恒星将被完全吞噬、变成一颗红巨星 。最后 , 在吞噬过程中它也会损失大量能量 。

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