
在星期三(4月10日),國際活動地平線望遠鏡項目將發布第一個結果從計劃到圖像黑洞。但是,事件視野到底是什麼?
事件範圍黑洞與對象的逃逸速度相關聯 - 逃脫黑洞的重力拉力所需的速度。有人越接近一個黑洞,逃脫大量重力所需的速度就越大。事件範圍是黑洞周圍的閾值,逃逸速度超過光速。
根據愛因斯坦的特殊相對論,沒有什麼能比光速更快地穿越空間了。這意味著黑洞的事件視野本質上是什麼都無法返回的點。該名稱是指無法見證邊界內發生的任何事件,這是人們看不到的地平線。
哈佛大學天文學主席艾維·洛布(Avi Loeb)告訴Space.com:“活動視野是終極的監獄牆 - 可以進入但永遠不會出門。”
當物品接近事件視野時,目擊者會看到該物品的圖像紅色和昏暗,因為重力扭曲了該物品。在活動視野中,此圖像將有效地淡入隱形性。
在事件視野中,人們會發現黑洞的奇異性,以前的研究表明,該物體的所有質量已經崩潰到無限密集的範圍。這意味著奇異性周圍的時空結構也已彎曲到無限的程度,因此,正如我們目前知道它們分解的物理定律。
勒布說:“事件視野可以保護我們免受奇異性附近未知物理的侵害。”
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事件範圍的大小取決於黑洞的質量。如果地球被壓縮直到變成黑洞,則直徑約為0.69英寸(17.4毫米),比一角錢小一點。如果將太陽轉換為黑洞,大約相當於村莊或城鎮的大小約3.62英里(5.84公里)。超大型黑洞事件地平線望遠鏡觀察遠大了;射手座A*,位於銀河系,大約是我們陽光質量的430萬倍,直徑約為790萬英里(1,270萬公里),而處女座的中心M87銀河是大約60億個太陽能團體和110億英里(177億公里)的寬度。
黑洞的引力的強度取決於距離距離的距離 - 越近,拖船越強大。但是這種重力對訪客的影響會因黑洞的質量而有所不同。例如,如果您幾次朝一個相對較小的黑洞落入太陽的質量,那麼您將被拉開並在一個稱為意大利面的過程中伸展,然後在到達活動視野之前就死了。
但是,如果您要跌向超大的黑洞勒布說,數百萬到數十億次的太陽質量,您不會“在很大程度上感覺到這種力量”。在越過活動視野之前,您不會死於意大利面(儘管在您到達這一點之前,在這樣的黑洞周圍的其他許多危險可能會殺死您)。
黑洞可能會旋轉,因為它們通常源於恆星也旋轉,並且因為它們吞嚥在螺旋中旋轉之前。最近的發現表明,黑洞可以以大於90%的光線旋轉。
以前,黑洞的最基本模型假設它們沒有旋轉,因此假定它們的奇異性是點。但是由於黑洞通常旋轉,因此當前的模型表明它們的奇異性是無限薄的環。這導致了旋轉黑洞(也稱為Kerr黑洞)的事件視野,出現長方形 - 擠在桿子上並在其赤道上凸起。
旋轉的黑洞的事件地平線分為外界和內部地平線。這種物體的外部事件視野就像沒有返回點的點一樣,就像非旋轉黑洞的事件視野一樣。旋轉黑洞的內部事件地平線,也稱為凱奇(Cauchy Horizon),是陌生人。過去的閾值,不再一定要先於效應,過去不一定決定未來,並且時間旅行可能是可能的。 (在非旋轉黑洞中,也稱為Schwarzschild黑洞,內部和外部地平線重合。)
一個旋轉的黑洞還迫使時空的織物與之旋轉,這種現象稱為框架拖動或透明效果。還可以看到包括地球在內的其他巨大物體周圍的框架拖動。
框架拖動會產生一個稱為巨石的宇宙漩渦,它發生在旋轉的黑洞的外部事件視野之外。 Ergosphere中的任何物體都被迫沿黑洞旋轉的相同方向移動。物質落入巨石中可以獲得足夠的速度,以逃避黑洞的重力吸引力,並帶有一些黑洞的能量。這樣,黑洞會對周圍的環境產生強大的影響。
旋轉還可以使黑洞更有效地將掉入能量的任何物質轉換為能量。在愛因斯坦著名的方程式E = MC^2之後,非旋轉黑洞將使無緣物體的質量的約5.7%轉化為能量。相比之下,旋轉的黑洞可能會將物體的質量的42%轉化為能量,科學家已經確定
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勒布說:“這對黑洞周圍的環境具有重要意義。” “幾乎所有大星系中心的超級黑洞的能量量都會顯著影響這些星系的演變。”
最近的工作極大地破壞了黑洞的傳統觀點。 2012年,物理學家建議,落入黑洞的任何東西可能會遇到”防火牆“在事件視野的附近或附近,會焚化任何物質。這是因為當粒子發生碰撞時,它們可以通過稱為糾纏的鏈接不可看不見的連接,而黑洞可以打破此類鏈接,從而釋放出令人難以置信的能量。
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但是,其他試圖團結的研究一般相對論可以用量子力學來解釋重力的性質,可以描述所有已知粒子的行為,這表明防火牆可能不存在 - 因為事件範圍本身可能不存在。 Loeb說,一些物理學家建議,我們目前認為的黑洞可能是一系列類似黑洞的物體,而不是缺乏事件範圍的黑洞,而不是從中造成的,而不是深淵。
通過對黑洞的邊緣進行成像,事件地平線望遠鏡可以幫助科學家分析事件視野的形狀和行為。
勒布說:“我們可以使用這些圖像來限制黑洞結構的任何理論。” “的確,可以用事件範圍望遠鏡的圖像來測試模糊的猜測 - 事件範圍不是一個尖銳的邊界,而是相當模糊的。”
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