首先黑洞吞噬太阳图,黑洞的分类依靠奇点的分类,奇点分为外飞奇点和下落奇点,外飞奇点产生的黑洞会使黑洞内该地区的“时间”变慢,产生类似人类所说的时光倒流的现象。而下落奇点产生的黑洞具有撕扯力,任何落到内部的物质都会被撕裂。如果它吞噬太阳,在我看来,只有外飞奇点产生的黑洞会发生这种现象,它的吞噬可能会让太阳也变为黑洞,大家都知道黑洞视界内的逃逸速度大于光速,在吞噬太阳时,太阳可能就会一步步变暗,然后氢等物质就会被压缩,等压缩到一个爆炸临界值时,就会发生坍缩,成为另一个黑洞,这时就有两个黑洞,而后的两个黑洞会慢慢合并为一个,产生引力波。
黑洞吞噬恒星时会释放大量能量吗黑洞吞噬太阳图?答案是会。
由于恒星一直在围绕着黑洞以极高的速度转圈圈(为什么会这样呢黑洞吞噬太阳图?因为不是这样的恒星早就被黑洞吞噬了,或者逃逸了),所以黑洞从恒星上剥离下来的物质都会继承该恒星的角动量,因此这些物质并不会直接掉进黑洞,而是沿着一个螺旋形的轨道向黑洞接近。
随着它们与黑洞距离的逐渐减小黑洞吞噬太阳图,它们运动的速度就会在越来越强的黑洞引力作用下不断地加快,在距离黑洞一定距离的区域里,黑洞强大的潮汐引力已经把自己捕获的物质撕扯成原子甚至是亚原子粒子的“碎块”。
这些“碎块”在此时已被加速得非常快(接近光速),甚至连黑洞这种“宇宙巨兽”一时半会也吞噬不了它们,于是这些“碎块”就在这里聚集起来,形成了一个围绕着黑洞高速旋转的盘状结构,我们把这种结构称为“吸积盘”黑洞吞噬太阳图。
由于黑洞“吸积盘”里的“碎块”运动状态并不统一,因此它们就会不断地碰撞和摩擦,从而产生极高的温度,在这种情况下,它们就会释放出大量的高能射线(如伽马射线、X射线)。
在黑洞捕获到的物质比较多的情况下,黑洞“吸积盘”里的部分物质还可能会得到足够的能量,进而从黑洞的两极逃出“宇宙巨兽”的“魔爪”,在这个过程中,更多的能量将会被释放出来。同时被释放的还有巨大的物质激波,它们会强烈冲击黑洞附近区域的星际物质,进而制造出明亮的可见光。
这种现象被称为“黑洞喷流”,看上去就像是黑洞在吃饱喝足之后打出的“饱嗝”一样,很显然,这个黑洞打出的这种“饱嗝”,是科学家可以观测到的。
根据估算,在我们银河系中,黑洞吞噬恒星的事件平均每一万年只发生一次,可以说是相当罕见了。但幸运的是,我们现在就可以看到这种场景,来自钱德拉X射线天文台的观测数据显示,就在10000光年外,一头“宇宙巨兽”正在给我们表演如何吞噬恒星。
(钱德拉X射线望远镜)
这个黑洞属于银河系里的一个被称为“MAXI J1820 + 070”的系统,它是一个恒星级黑洞(大质量恒星在核心燃料耗尽之后形成的黑洞),其质量大约为太阳的8倍,在它的附近还运行着一颗恒星,在过去的日子里,大量的物质源源不断地从这颗恒星上剥离,然后逐渐被黑洞吞噬,而当科学家观测到这一幕的时候,这颗“可怜”的恒星剩下的质量仅仅只有太阳的一半了。
上图为钱德拉X射线天文台捕捉到的“MAXI J1820 + 070”系统的图像,时间是从2018年11月到2019年6月。从中我们可以看到,这头“宇宙巨兽”在吞噬恒星的过程中,打出了一个巨大的“饱嗝”,根据科学家的测算,这个“饱嗝”的速度达到了光速的80%。
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黑洞不是不吸引太阳和月亮,事实恰恰相反,正是由于黑洞对太阳、地球、月亮等都有吸引,才能形成当前的运动轨迹。只是在考虑这个问题时,我们需要分析天体各自的综合受力情况。
黑洞对太阳的吸引我们知道,太阳系是更大星系——银河系的一个组成部分。太阳质量在整个太阳系中占比达99.8%以上,可谓不折不扣的一家独大。
银河系由约4,000亿颗恒星系组成,太阳系是其中成员之一。天文学家普遍认为,每个大型星系中心都至少有一个超大质量黑洞。银河系也不例外,银河系中心的超大质量黑洞,其引力范围管辖着周边10亿光年的宇宙空间。当然,银河系的黑洞远不止中心一个。
太阳系距银河系中心约2.5万光年,毫无质疑会受到银河系中心超大质量黑洞的吸引。
以前,通常认为太阳作为恒星,是静止不动的。各大行星带着自家卫星及零散成员围绕着太阳旋转,理想的画面是这样???其实,在银河系超大质量黑洞的引力之下,太阳带领太阳系成员,也在围绕银河系中心旋转,近两年流行的画面是这样???既然黑洞这么厉害,那它为什么没有把太阳直接吸进去呢?
小时候,我们应该都玩过的一个简单小游戏,大致构造是绳子的一端拽在手里,另外一端系着一个物体(如小球,铁环、石子、木棍等之类),然后使劲的甩着转圈。如果想把物体甩的越快,很明显能感觉到手上使出的力道也要更大些。当我们放开手中一端的绳子,物体就会飞出,不再转圈。中学物理课本中,我们都学过一个概念叫“向心力”。向心力的作用,就是无时无刻都想将运动的物体牢牢“牵”着,围绕这个中心旋转。而运动中的物体,仿佛受到某种拉扯,时刻想要飞离出去,这种“拉扯”称之为“离心力”。离心力的大小,与物体的质量和运动速度(线速度)息息相关。
离心力并非真实存在,是为了方便研究圆周运动物体的受力分析,设定的一个虚拟力。在定义上,对于作匀速圆周运动的物体,其离心力与向心力是同时存在、大小相同、方向相反的两个力。宇宙的任何物体都处于运动状态,太阳也是如此。运动着的太阳始终想向一个无边无际的方向直线飞去,当它受到银河系中心超大质量黑洞的万有引力牵引,由远及近一开始速度不断加大,同时改变了原本直线运动的方向,朝银河系中心黑洞位置靠近。距离近了,太阳受到黑洞的引力也进一步增加。
当改变了运动方向的那一刻,太阳的“离心力”就体现出来了,因为它好像受到某种拉扯(其实是惯性作业),还想继续保持前一刻的那种直线状态。但由于黑洞的这种牵引时刻都在发生着,太阳的直线方向也就时刻在改变着。
太阳受到的万有引力和离心力大小,分属的物理量有差异,最终会在其处于距离中心黑洞某个位置时两者达到动态平衡,从而使得太阳围绕中心黑洞做规则的圆周运动。
所以,如果太阳没有受到黑洞的吸引,它也就不会乖乖的停留在银河系了。
但换句话说,太阳即使不在银河系逗留,在漫长的征途中它总会碰到其他一些大型黑洞,还是会出现如上的一幕,最终围绕另外某个黑洞旋转。黑洞对地球的吸引地球相对于太阳,就像太阳相对于银河系中心的黑洞一样。地球围绕太阳的公转,也是基于其圆周运动的离心力和太阳万有引力提供的向心力达到动态平衡。
万有引力公式:
万有引力常数G是个定值。两个天体,对同一个研究对象的引力大小,是与各自质量M(太阳)、M(黑)成正比,与研究对象距这两个物体的距离平方成反比。
这里说的研究对象,就是地球。而两个天体,就以太阳及银河系中心黑洞两个为例,则有:
如果说上式中M(黑洞)无法取准确数值,而无法计算准确结果的话,可以通过太阳受黑洞万有引力F(黑洞对太阳)=F(太阳向心力)=m(太阳)·ω²(太阳)·r(太阳距黑洞)的1/333000,近似为地球受到黑洞的引力大小。求得这个比值的结果约为2.5亿 :1。
上面的ω(太阳)=Ч/t,Ч为2π,t为太阳公转周期约2.5×10⁸年;地球距黑洞的距离可以近视为太阳距黑洞的距离2.5万光年;而地球是太阳质量的1/333000,所以F(黑洞对地球)≈1/333000·F(黑洞对太阳)。当然,也可以直接用F(黑洞对地球)=m(地球)·ω²(地球)·r(地球距黑洞)来计算。这里的ω(地球)不是地球的公转周期,而是等同于太阳的公转周期ω(太阳)=2.5×10⁸年,且由于日地距离相对于太阳距黑洞距离的2.5万光年可以忽略不计,故r(地球距黑洞)≈r(太阳距黑洞)。求出的比值结果依然是2.5亿 :1。由此可见,黑洞对地球也是与吸引的,而且引力还不小。但相对于“近水楼台”的太阳对地球的吸引力,黑洞的吸引力又显得九牛一毛,影响轻微,几乎可以忽略不计,甚至不值得一提。
黑洞对月亮的吸引虽然问题中未提及黑洞对地球是否有吸引,及引力作用的影响大小。但增加这一讨论,也是为了更好回答黑洞对月亮吸引的影响。
月亮是地球的卫星,被地球吸引围绕地球做圆周运动。其实同理,月亮也会受到黑洞的吸引,当然还有太阳。我们现在需要讨论的是,月球受到地球吸引和黑洞吸引的引力大小比值。
同上第一节,将F(黑洞对月亮)=m(月球)·ω²(月球)·r(月球距黑洞),求得比值约为1.1亿 :1。
太阳系内,月球离地球及太阳的距离,相对于太阳离黑洞2.5万光年均可以忽略不计,即r(月球距黑洞)≈r(地球距黑洞)≈r(太阳距黑洞)。月球伴随地球和太阳围绕银河系中心旋转,其ω=Ч/t中的t取值也是2.5×10⁸年。1.1亿 :1,这也就是说,相对于地球对月亮的引力,黑洞对月亮的引力大小仍然可以忽略不计。
依此类推,其实我们还可以求出F(太阳对月亮) :F(黑洞对月亮),大小依旧约为2.5亿 :1。
由此我们又发现另外一个问题:太阳对月亮的引力大小,比地球对月亮的引力还大,是地球对月亮引力大小的2倍还多。
那么,月球为什么没有直接被太阳俘获,而成为了地球卫星,围绕着地球旋转呢?(欢迎大家评论区留意讨论)。综上,太阳、月亮及太阳系其他成员,均受到了黑洞的吸引,但各自体现出的结果有较大差异。
黑洞对太阳的吸引,表现出了太阳围绕银河系中心旋转。
而在太阳的势力伞下,遥远的黑洞似乎有点鞭长莫及,对系内其他成员的影响力可以忽略不计。
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