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《星际穿越》里的黑洞为什么看得见？
黑洞,天体,引力《星际穿越》里的黑洞为什么看得见？
发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：
《星际穿越》里的黑洞为什么看得见？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
在广义相对论里，黑洞的本体是看不见的，但是黑洞在吸食物质粒子时，由于物质并非都是径直落向黑洞，而是大部分会存在一个切向速度，这导致物质不会很快落入黑洞并消失，而是在黑洞周围形成一个盘状的物质盘，科学家称它为吸积盘。电影《星际穿越》里发光被看到的部分正是这个吸积盘。
那么吸积盘为什么会发光呢？这是由于吸积盘内物质在绕黑洞旋转过程中，并非都是方向相同和速度相同，它们落向黑洞的时候发现并不一致，而随着绕黑洞公转，由于巨大的潮汐力，内层吸积盘物质的公转速度与外层物质的公转速度也不一致，这种速度差异导致吸积盘内物质粒子在绕转过程中产生剧烈的摩擦，并产生高温辐射，这种辐射可比太阳的辐射还要剧烈得多，因为吸积盘辐射的质量亏损可以达到30%以上，相比之下，太阳氢核聚变的质量亏损才0.7%…………
不过由于中心黑洞造成的引力红移，这些强烈辐射到达外界时已经被打折了。
在4月份，科学家公布了人类拍摄到的首张黑洞照片，上面的可见部分正是黑洞周围的吸积盘。
另一个问题是，黑洞吸积盘是一圈绕赤道旋转的物质盘，不是环状的吗？为什么电影里这么奇怪，无论从什么方向看都是绕黑洞一圈的，并且赤道上还有一圈……
这是由于引力透镜问题，黑洞的强大引力会掰弯它后面吸积盘发出的辐射的光行进路径，导致光从包括两极的各个边缘射向观察者所在位置。可以说在强大的引力透镜下，黑洞是，360度无死角的，黑洞的整个背面都可以展现在正面。
这个图能清晰展现你看到的吸积盘实际上属于哪一部分。
回答于 2019-09-11 08:43:50
黑洞是广义相对论预言的，时空曲率大到光都无法逃脱的一种天体，它包括其中心的一个密度趋向于无限大、体积趋向于无限小被称之为奇点的怪异点，以及周围光都无法逃脱的一部分区域（称之为事件视界），在事件视界以外的观察者无法利用任何物理方法获得事件视界以内的任何事件的信息，或者受到事件视界以内事件的影响。
从黑洞的定义来看，我们是无法看到黑洞“本尊”的，因为黑洞强大的引力封锁了其内部的一切信息，黑洞的内部与我们的世界完全隔绝，任何物理法则在黑洞奇点处都将失效。
我们无法直接观测到黑洞，但是黑洞有一个与众不同特点，就是其强大的引力，在黑洞引力作用到其他物体之上时，我们就可以借由这些物体产生的变化来探知黑洞的存在和质量等信息。
黑洞引力的作用方式包括三方面：
一是对光的作用。广义相对论预言，时空在大质量天体附近会产生弯曲效应，而光线也不例外，在光线通过大质量天体时，会沿弯曲空间的最短路线传播，如果我们在光源之间存在一个大质量前景天体，那么光源就会在这个天体两侧形成两个像，就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样，这种现象称之为引力透镜效应。所有大质量天体，包括恒星、星系等都会明显地产生这种效应。黑洞作为大质量致密天体的代表也不例外，黑洞会对背景天体发出的光产生明显的引力透镜效应，借此我们可以发现黑洞的存在，同时也能通过这个效应观测到更遥远的天体。
二是对周围恒星的作用。黑洞的引力会造成其附近恒星运行轨道及运行状态异常。我们正是这样发现我们银河系中心的黑洞的。银河系中心黑洞位于人马座A，或称人马座A*射电波源。天文学家们在对银心附近的恒星运行轨迹进行分析的时候，发现他们均围绕一个看不见的质量中心以椭圆轨道运动，在其运动至离这个中心比较近的时候可以明显地看到他们的运动速度加快，这说明其中心存在一个超大质量的天体，而这个天体非黑洞莫属，借由这个现象，在对银心长达16年的观测后，天文学家已确定银河系中心潜伏着一个超大质量黑洞，其质量约为400万倍太阳质量。
三是对周围物质的作用。贪钱的人在金钱的面前是无法掩盖其本性的。黑洞也是如此，在黑洞遇到敢于靠近他的物体时，便会毫不留情地将其吞噬，不论这个天体是行星、恒星、白矮星、中子星亦或是另外一个黑洞。而在超大质量黑洞贪婪地吞噬其周围的物体时，这些物质不会一下被吞到他肚子里，而是沿着螺旋线不断向事件边界加速行进，并在事件视界外围形成一层一层的吸积盘。由于黑洞潮汐力作用，吸积盘内层和外层物质在运动的过程中存在极大的速度差，并由于摩擦而产生超级巨大的热量，同时在黑洞的两极将会向相反的方向爆发绵延数光年之远的喷流。我们发现的大多数黑洞都是由这种方式发现的，包括M87星系中心那个被首次照相的黑洞，他们有一个共同响亮的名字：类星体，类星体是宇宙中最亮、能量最高的天体，即便是远在100亿光年之外，其亮度依然可以被我们清楚地观测到。
《星际穿越》是一部好电影，因为导演克里斯托弗·诺兰在拍摄的时候专门去拜访了基普·索恩等著名的物理学家，进而对电影中那个黑洞的表现方式做了精心的设计，使其与物理学定律相辅相成。在电影中我们能看到黑洞吞噬物体所形成的明亮的吸积盘，以及引力透镜作用形成的明亮事件视界边沿。
回答于 2019-09-11 08:43:50
这位同学，在宇宙深空的黑暗背景下，黑洞本身不会释放可见光，我们是看不到的，不过我们人类聪明啊，在背后放一张A4纸，那个黑乎乎的大家伙这不就一目了然了么？科学家正是利用这个原理找到很多黑洞的。
黑洞对物质的吸引，以“史瓦西半径”为临界点，在这个界面之外，光和物质该干嘛干嘛，可以四处放射或者反射光线，一旦跌落到了界面，那就是永不回头的了。当物质逐渐汇聚到史瓦西半径界面的时候，由于运动加速，粒子碰撞几率增多，大量的可见光和X射线被释放出来，由于黑洞本身是大质量恒星收缩的产物，角动量惊人，轻松地可以达到每秒钟数千转，使得围绕在它周围物质也呈现盘状分布，这样子，我们才会“看”得到中央黑洞。
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