
在星期三(4月10日),国际活动地平线望远镜项目将发布第一个结果从计划到图像黑洞。但是,事件视野到底是什么?
事件范围黑洞与对象的逃逸速度相关联 - 逃脱黑洞的重力拉力所需的速度。有人越接近一个黑洞,逃脱大量重力所需的速度就越大。事件范围是黑洞周围的阈值,逃逸速度超过光速。
根据爱因斯坦的特殊相对论,没有什么能比光速更快地穿越空间了。这意味着黑洞的事件视野本质上是什么都无法返回的点。该名称是指无法见证边界内发生的任何事件,这是人们看不到的地平线。
哈佛大学天文学主席艾维·洛布(Avi Loeb)告诉Space.com:“活动视野是终极的监狱墙 - 可以进入但永远不会出门。”
当物品接近事件视野时,目击者会看到该物品的图像红色和昏暗,因为重力扭曲了该物品。在活动视野中,此图像将有效地淡入隐形性。
在事件视野中,人们会发现黑洞的奇异性,以前的研究表明,该物体的所有质量已经崩溃到无限密集的范围。这意味着奇异性周围的时空结构也已弯曲到无限的程度,因此,正如我们目前知道它们分解的物理定律。
勒布说:“事件视野可以保护我们免受奇异性附近未知物理的侵害。”
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事件范围的大小取决于黑洞的质量。如果地球被压缩直到变成黑洞,则直径约为0.69英寸(17.4毫米),比一角钱小一点。如果将太阳转换为黑洞,大约相当于村庄或城镇的大小约3.62英里(5.84公里)。超大型黑洞事件地平线望远镜观察远大了;射手座A*,位于银河系,大约是我们阳光质量的430万倍,直径约为790万英里(1,270万公里),而处女座的中心M87银河是大约60亿个太阳能团体和110亿英里(177亿公里)的宽度。
黑洞的引力的强度取决于距离距离的距离 - 越近,拖船越强大。但是这种重力对访客的影响会因黑洞的质量而有所不同。例如,如果您几次朝一个相对较小的黑洞落入太阳的质量,那么您将被拉开并在一个称为意大利面的过程中伸展,然后在到达活动视野之前就死了。
但是,如果您要跌向超大的黑洞勒布说,数百万到数十亿次的太阳质量,您不会“在很大程度上感觉到这种力量”。在越过活动视野之前,您不会死于意大利面(尽管在您到达这一点之前,在这样的黑洞周围的其他许多危险可能会杀死您)。
黑洞可能会旋转,因为它们通常源于恒星也旋转,并且因为它们吞咽在螺旋中旋转之前。最近的发现表明,黑洞可以以大于90%的光线旋转。
以前,黑洞的最基本模型假设它们没有旋转,因此假定它们的奇异性是点。但是由于黑洞通常旋转,因此当前的模型表明它们的奇异性是无限薄的环。这导致了旋转黑洞(也称为Kerr黑洞)的事件视野,出现长方形 - 挤在杆子上并在其赤道上凸起。
旋转的黑洞的事件地平线分为外界和内部地平线。这种物体的外部事件视野就像没有返回点的点一样,就像非旋转黑洞的事件视野一样。旋转黑洞的内部事件地平线,也称为凯奇(Cauchy Horizon),是陌生人。过去的阈值,不再一定要先于效应,过去不一定决定未来,并且时间旅行可能是可能的。 (在非旋转黑洞中,也称为Schwarzschild黑洞,内部和外部地平线重合。)
一个旋转的黑洞还迫使时空的织物与之旋转,这种现象称为框架拖动或透明效果。还可以看到包括地球在内的其他巨大物体周围的框架拖动。
框架拖动会产生一个称为巨石的宇宙漩涡,它发生在旋转的黑洞的外部事件视野之外。 Ergosphere中的任何物体都被迫沿黑洞旋转的相同方向移动。物质落入巨石中可以获得足够的速度,以逃避黑洞的重力吸引力,并带有一些黑洞的能量。这样,黑洞会对周围的环境产生强大的影响。
旋转还可以使黑洞更有效地将掉入能量的任何物质转换为能量。在爱因斯坦著名的方程式E = MC^2之后,非旋转黑洞将使无缘物体的质量的约5.7%转化为能量。相比之下,旋转的黑洞可能会将物体的质量的42%转化为能量,科学家已经确定
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勒布说:“这对黑洞周围的环境具有重要意义。” “几乎所有大星系中心的超级黑洞的能量量都会显着影响这些星系的演变。”
最近的工作极大地破坏了黑洞的传统观点。 2012年,物理学家建议,落入黑洞的任何东西可能会遇到”防火墙“在事件视野的附近或附近,会焚化任何物质。这是因为当粒子发生碰撞时,它们可以通过称为纠缠的链接不可看不见的连接,而黑洞可以打破此类链接,从而释放出令人难以置信的能量。
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但是,其他试图团结的研究一般相对论可以用量子力学来解释重力的性质,可以描述所有已知粒子的行为,这表明防火墙可能不存在 - 因为事件范围本身可能不存在。 Loeb说,一些物理学家建议,我们目前认为的黑洞可能是一系列类似黑洞的物体,而不是缺乏事件范围的黑洞,而不是从中造成的,而不是深渊。
通过对黑洞的边缘进行成像,事件地平线望远镜可以帮助科学家分析事件视野的形状和行为。
勒布说:“我们可以使用这些图像来限制黑洞结构的任何理论。” “的确,可以用事件范围望远镜的图像来测试模糊的猜测 - 事件范围不是一个尖锐的边界,而是相当模糊的。”
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