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黑洞纪年史(上)

2019-03-17 22:52:06 暂无 阅读:89 评论:0

1979年,英国天文学家约翰·米歇尔第一个想到:若是一颗恒星变得如斯之大,以至光线也不克逃离,将会发生什么。我们知道任何物体有个“逃逸速度”,即战胜它的引力的速度。

黑洞纪年史(上)

例如,对于地球来说,逃逸速度是每小时402336千米,为了摆脱地球的引力,任何火箭必需达到这个速度。

米歇尔想:若是一颗恒星的质量变得非常大,以至它的逃逸速度等于光速会发生什么。若是引力是如斯伟大,什么也跑不出去,连光也跑不出去是以这个物体从外部世界看是黑的。因为它是看不见的,所以要想在空间中找到如许一个物体从某种意义上来说是弗成能的。

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米歇尔的“黑星”问题被遗忘了一个半世纪。然则在1916年它又从新浮上水面,一位在德国戎行办事、在俄罗斯前方作战的德国物理学家卡尔·史瓦西发现了爱因斯坦方程的正确解。

爱因斯坦非常惊讶史瓦西可以在枪林弹雨中找到他的复杂张量方程的解。他同样惊讶史瓦西的解有奇异的性质。

史瓦西的解代表一个通俗恒星的引力,而且爱因斯坦很快地行使这个解较量环绕太阳的引力,校核他早期做的近似较量。为此他终身感激史瓦西。然则史瓦西的第二篇文章指出:在一个质量非常大的恒星的外围有一个捏造的有着奇异特征的“魔球”。这个“魔球”是弗成返回的极限点。任何一个经由“魔球”的人将马上被引力吸到这颗星中,别人就再也见不到他了。甚至光线掉进这个球也不克逃离。史瓦西没有熟悉到:经由爱因斯坦方程他从新发现了米歇尔的黑星。

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下一步他较量这个“魔球的”半径(叫做史瓦西半径)。对于一个像我们太阳如许巨细的物体,魔球半径大约为三千米。

这意味着若是我们能将太阳压缩到半径为3公里摆布,它就会酿成黑星,经由这个不克返回的极限点的任何物体都邑被它吞噬掉。

实际上,魔球的存在不会引起问题,因为弗成能将太阳压缩到半径3公里的尺寸,还不知道有什么机制能发生如许奇异的星体。但理论上它,是一个灾难。尽管爱因斯坦的广义相对论能够发生光耀的究竟,如星光绕太阳的弯曲,然而当离魔球距离很近时引力变得无限大,该理论失去了意义。

荷兰物理学家约翰内斯·德罗斯特指出,该解比人们可以想到的还要奇异。凭据相对论,当光线跑过这个物体的四周时它将严重地弯曲。事实上,当光线经由距离这颗恒星1.5倍史瓦西半径的处所时,光线将围绕这颗恒星以圆形轨道运行。

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德罗斯特指出,当光线围绕这些大质量恒星时,按广义相对论估计的时间扭曲比狭义相对论估计的要大得多。

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