黑洞吸东西为什么要这么漫长
① 黑洞能无止境地吸东西吗
这个应该能回答你。(转)
黑洞五大误传
文:黄永明
黑洞是宇宙中最不可思议的天体。爱因斯坦提出广义相对论之后的第二年,即1960年,科学家们才理解并接受了黑洞的存在。今天,黑洞已经广为人知,这个曾经仅仅存在于物理理论中的怪物已经被人们泛化到了其他许多层面,并赋予了它新的含义。
与此同时黑洞也早已成为科幻小说、科幻影视中频频出现的神奇天体。这些科幻作品让许多人认识了“黑洞”这个怪物,但同时也带来了种种对黑洞的误解。这里我们总结出五种最为常见的对黑洞性质的误传,也相应给出真实的情形。请看一看,你的脑海中是否也存在这些以讹传讹的误解,是否能分清黑洞的科学与科幻?
误传1:黑洞是时空旅行的通道
宇航员在执行任务是不幸遭遇了黑洞,当他们发现时已经无力回天——他们无可避免地掉进了黑洞!但也许这不见得就是一场灾难——在一些科幻作品中,黑洞被描述为通向宇宙其他地点或者其他宇宙的大门,宇航员掉入黑洞后会幸运地到达宇宙的其他地方乃至另外一个宇宙!有一部电影的宣传语就是:“一次从万物终结之处开始的旅行。”
但不幸的是,终结就是终结,这里不会再有新的旅行。很多黑洞仅仅是大质量恒星的演化终点。这些恒星的质量在太阳的10倍以上。在它们的一生中,总有两种不同的力量在相互抗衡:自身的引力向内施压,而内部热核聚变反应所产生的能量则向外施压。当这两种力量不分伯仲的时候,恒星就处于较为稳定的状态。但恒星内部用于热核聚变的的燃料终有一天要用尽,当这一天来临时,力量的悬殊就会显现出来。一旦引力占了上风,恒星就无可避免地向内坍缩,并且引力的作用会越来越剧烈。随着恒星的物质变得越来越致密,它的逃逸速度也越来越大。当恒心致密到逃逸速度大于光速时,一个黑洞就形成了。此时,即便是宇宙间运动速度最快的物质——光——也无法逃离黑洞了。
另外,宇宙中还有一些质量非常巨大的黑洞,他们位于星系和类星体的中心。比如我们银河系的中心就有一颗超大质量黑洞,它的质量是太阳的400万倍。这些黑洞的形成过程还不完全清晰。但不论是恒星质量黑洞,还是超大质量黑洞,从天文学角度来看,都与时空之门无关,它们不过是天体的一种极端存在形式。
在时空旅行的幻想中,还常常出现“虫洞”。虫洞被认为是有两个黑洞经“爱因斯坦-罗森桥”连接而成的。1935年爱因斯坦和罗森提出了爱因斯坦-罗森桥,但这一理论并没有提及桥两端所连接的时空具有何种关系。于是在科幻中,宇航员从一个黑洞进入另一个黑洞进入,会从另一个黑洞出去,这样就发生了时空旅行。但真实的情形是,到目前为止,天文学家在实际的观测中已经发现了不少黑洞的存在迹象,却从未有任何证据证明虫洞的存在。虫洞目前仅仅是数学上的结果,可能永远也只是数学上的结果。
此外还有另一种更为诡异的说法:黑洞可能与白洞相连,当一个人从黑洞进入后,可能由白洞出来。事实上,白洞也仅仅是数学上与黑洞相对的结果,在自然界中是否真的存在也很值得怀疑。而白洞与黑洞相连的说法就显得更加不可能了。退一万步说,假设真的有黑洞与白洞相连,那么当一个人投身黑洞,那么早在他从白洞“钻”出来之前,他已经在黑洞巨大的潮汐里的作用下被撕得粉碎了!
误传2:黑洞会把所有的天体都“吸”进去
连光都无法逃离黑洞的魔掌,更不用说其他物质了。不管是恒星还是行星,宇宙中的一切其他的天体最终都会被黑洞吸进去,我们银河系中心的超大质量黑洞最终会把整个星系都吃掉——这只是个时间问题,对吗?
不是这样的。事实上,黑洞不会“吸”任何东西。黑洞的引力与宇宙中其他天体的引力在性质上没有差别,对于远处的物体来说,黑洞的引力并不能把它们怎么样。假如我们的太阳系突然演化成了一个黑洞,那么这个黑洞并不会把太阳系中的大小行星统统吃掉。我们的地球仍会在现在的轨道上运行下去(严格说来,从长时间来看可能会有微小变化),唯一明显的变化就是天气会变得异常寒冷——因为缺少了阳光的温暖。
黑洞就像是水中的旋涡,只有当你离它太近的时候,它才会对你构成威胁。黑洞有一个“史瓦西半径”,只有当你越过了这个半径,你才会无法自拔地被黑洞“吸”进去。史瓦西半径可以从逃逸速度的方程中计算得到。在史瓦西半径以内,光都无法逃逸。我们的太阳的半径大约是70万千米。当太阳突然变成黑洞,太阳系中的大小行星全都会处于“安全线”之外。当然,我们的太阳是不会变成黑洞的,因为它的质量太小了。太阳最终会演化为一颗白矮星。那些经历一系列演化后中心质量在太阳的2.5倍以上的天体,才有可能演化为黑洞。
那么,为什么在史瓦西半径以内,黑洞的引力会极为强大呢?在数学上,一个物体所产生的引力可以被看作是集中于一点的。对于球体来说,这个点位于球心。当你站在地球表面,你距离球心是最近的,因而你感受到了地球所能带给你的最大的引力。假设某一天,地球开始向中心坍缩,那么站在地球表面的你就会随之移向地球的中心,也就是说你里地球中心越来越近,这时你就会感到自己越来越重,因为你受到的引力越来越大。但假如你没有随着地面移动,而是悬在原地不动,那么你便不会感到引力有何变化。黑洞是一种极端的情况,理论上,天体演化为黑洞时,原先的物质会坍缩到体积为零、密度为无穷大,其他物质能够非常接近原先天体中心,因而受到极为强大的引力作用。
误传3:黑洞的密度无穷大
在广义相对论中,黑洞中存在一个“奇点”,这个奇点的体积为零、密度为无穷大。任何物体跌入黑洞后,最终都会粉身碎骨地撞到奇点上。然而,奇点只是计算得来的产物,在真实的物理世界中,密度为无穷大的状态不应该出现。从量子辐射的角度来考虑,假如一个物体的密度为无穷大,那么它是无法长时间存在的,它会在眨眼间就消失。
实际上,从史瓦西半径的计算公式中很容易看出,黑洞的史瓦西半径的长度与黑洞的质量成正比。史瓦西半径给出了黑洞“视界”的大小,人们一般将视界之内的体积看作黑洞的体积。假如一个黑洞的质量是另一个的10倍。那么,前者的史瓦西半径的长度就是后者的10倍。进而可知,前者的体积是后者的1000倍。这时再计算密度就会发现,前者的密度是后者的1/100。由此可见,当黑洞的质量增加时,它的密度会迅速减小。
假如一个黑洞的质量与我们的太阳相当,那么它的密度就是100亿顿/立方厘米,这样大的密度简直难以想象。而对于星系中心的超大质量黑洞而言,它们的密度则可能比水还要小。有人计算,宇宙质量的黑洞的密度会小到10的-23次方克/立方米。
另一个有趣的现象是,超大质量黑洞在视界处的潮汐力可能并不大。一名宇航员如果飞向一个恒星质量的黑洞,那么他早在到达视界之前就会被撕裂;但如果他飞向一个超大质量黑洞,那么他有可能在越过视界后仍安然无恙。
误传4:实验室中产生的量子黑洞可能吃掉整个地球
在科学家业已发现的四种基本力(强力、电磁力、弱力、和引力)中,引力是最弱的力。目前有一些“怪异”的理论来解释这种现象。比如有理论认为,引力并不是本质上就很弱,但它之所以表现得弱,是因为它的力量传播到了一些看不到的维度中。在三维的世界中,当你把两件物体的距离拉近一半,那么它们的间的引力将变为原先的四倍;但如果在九维的情况下,当你把两件物体的距离拉近一半,它们间的引力将变为原先的256倍!这种理论意味着,假如我们的宇宙中存在一些看不到的小维度,那么在极小的距离上,引力可能会成为一种很强的力。再进一步,这可能意味着,在科学家的实验室中,机器可能会拥有制造量子黑洞的能量。
这种担心其实是多余的。每天,来自宇宙空间的高能粒子都在撞击地球。据计算,由此撞击出的小黑洞每天可能有100个。如果这些小黑洞能吃掉地球的话,那么地球早就不存在了。可是,这些小黑洞为什么无法对地球的安全造成威胁呢?
1970年,史蒂芬·霍金提出,黑洞是有辐射的,它们会有“蒸发”。黑洞的温度与它的质量成反比。一个黑洞的质量越小,它的温度就越高,“蒸发”过程也越快。实验室中制造出来的黑洞(如果能造出来的话),它们的温度可能就已经“蒸发”殆尽了。如果想让这样的黑洞存活下来,那么就必须使它周围的温度比它的温度还要高。要知道,即便是在太阳的中心,也是远远达不到这种温度的。
然而幻想中会有所不同。假设你有某种方法使量子黑洞周围的温度高于黑洞,那么黑洞就会慢慢长大。随着质量的增加,黑洞会逐渐冷却。待到黑洞冷却到一定程度,它会进入一种稳定的状态,最终你可以把它从原先的超高温环境中取出,为你所用。当然,也有一些科幻作家已经指出,假如这样的黑洞被不小心掉在了地上,那么它会一路吃到地心,最后整个地球都会完蛋。
下面回到现实。现在,欧洲核子中心正在建设“大型强子对撞机”,该对撞机最早有可能在2007年投入运行。该对撞机能够令粒子在极大的能量中碰撞,甚至模拟出宇宙大爆炸刚刚发生之后宇宙中的环境。该对撞机位于法国和瑞士的接壤之处,但请放心,即便它不小心制造出了黑洞,黑洞也不会吃掉法国或瑞士。
误传5:在掉进黑洞的过程中,我会看到宇宙命运在我眼前闪过
假如你乘着飞船向黑洞撞去,远处有一个你的喷够目送你,那么你的这个朋友将永远也看不到你越过视界的那一刻。因为在视界附近,由于引力的作用,时间的流动变得很慢,在你接近视界的过程中,你的飞船发出的光线需要越来越长的时间才能到达那位朋友的眼睛。在视界处,这个时长变为无穷大,你发出的光线永远也到达不了朋友的眼睛了。
那么,这是否意味着你需要无穷大的时间才会撞到奇点上,而你可以看到宇宙的命运在你眼前闪过呢?不是的。对你来说,你也许需要花费一些时间到达视界,但只要越过了视界,那么须臾之间你就会到达“万物的终结之处”。在你看来,时间并没有变慢。你的朋友所看到的只是某种假象,也许你早已撞上了奇点,但你的朋友所看到的景象还是你正在接近黑洞。
另一方面,实际上,在你不断接近时视界的过程中,你的飞船所发出的光线的波长会越来越长。对你的朋友来说,也许起初还可以看到你的飞船在光学波段的影象,然后光学波段看不到了,只好在红外波段看,后来红外波段也看不到了,只能在无线波段看,到了最后,光线的波长被红移到非常大的程度,你的朋友用什么仪器都看不到你了。
在跌入黑洞的过程中,你所能看到的仅仅是被扭曲了的宇宙景象,因为黑洞造成的时空弯曲可能会使外部传来的光线发生扭曲。即便是进入到视界以内,你仍然可以看到(当然,如果你还活着的话)外面的星光。因为光线可以进入黑洞,只是出不去。也许在你看来,星空会有些扭曲,但决不会看到宇宙的命运的“快进”版本。
但是,假如我们可以用某种方法抵消黑洞的引力,使你的飞船恰好停留在视界处,则你将会看到宇宙在你眼前终了一生。当然,这仅仅是一种不可能的假设
② 黑洞为什么可以吸东西
引用资料:”黑洞[的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量,使得 黑洞任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量——伽马射线。“希望我的回答对您有帮助
③ 黑洞真的这么可怕吗,被黑洞吸走的东西去了哪里
黑洞真的很可怕,掉进黑洞的东西在外面是看不到的,因为光无法逃逸。如果你掉进黑洞,从你的角度看外界会发现黑洞外的世界在无限快进, 因为你的时间被黑洞无限拉长了, 以至于你的一秒钟在外面都几十亿年了。太阳也是黑洞现象的一个反例,太阳正在处于膨胀状态,迟早有一天会膨胀到吞噬整个太阳系。
1969年,约翰·惠勒将未知的存在称为“黑洞”,并提出了黑洞只有质量、电荷量和角动量三个守恒量,其余一切物理量都被巨大的引力“撕碎”在视界之内了——这个假说在1973年被霍金等人证明,就是着名的“黑洞无毛定理”。才到第二年,已经失去语言能力的霍金又给出了黑洞向外辐射能量的方式,就是更着名的“霍金辐射”了——我们要想理解这种辐射,还需要一些量子论的铺垫。
霍金辐射指出,在黑洞的视界附近,这些真空中涌现出来的虚粒子突然有了实化的机会:这一正一反两个粒子存续地时间虽然很短,但也有可能因为靠近黑洞视界而坠落进去。这种坠落不必同时发生,甚至另一个粒子也可能不落入视界,因为它已经没有湮灭的伙伴,可以久远地留存在宇宙中了,那么当它离开黑洞的时候,就表现为黑洞发出了辐射,也就是霍金辐射。
④ 黑洞是如何形成的,被黑洞吸进去的东西又边成了什么
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。
那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!
⑤ 为什么黑洞能吸任何东西
黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。着名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国着名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。
霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间
⑥ 为什么给黑洞拍照需要这么长时间
拍摄黑洞照片所用到的望远镜的灵敏度和分辨本领很重要,这也是描述望远镜实力的两大要素。灵敏度强调探测微弱射电源的能力;而分辨本领反映了区分天球上两个靠得很近的射电点源的能力,用刚刚能分辨的两点间张角theta来表示,theta与观测波长和望远镜口径有关,theta越小,表示分辨本领越高。
两者均对射电望远镜的口径提出了要求,望远镜的口径越大,其灵敏度越高,分辨本领越高。除了与望远镜的口径有关,分辨本领还和而观测波段有关。同样口径的望远镜,观测波长波长越长,theta越大,对应的分辨本领越低。
由于射电望远镜所接收光的波长是可见光波长的上千成万倍,为了达到同样的分辨率,射电望远镜得比光学望远镜大上上千万倍。因此,口径为百米级的射电望远镜所能达到的分辨率甚至还远不及爱好者们使用的光学望远镜。
天文学家对高分辨率的渴求,并没有止步于射电望远镜单天线。甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry; VLBI)技术解决了射电望远镜实现高分辨本领的难题。
所谓VLBI技术,就是当相隔两地的两架射电望远镜同时观测来自同一天体的射电波,根据各自独立的时间标准,将天体的射电波记录下来,然后再将这两个记录一起送入处理机进行相关处理,最终分析获取该天体的射电辐射强度和位置。
要成像成功必须要求所有望远镜在时间上完全同步,当EHT的每个望远镜都能在时间上同步时,记录到的信号就能被完美地修正聚焦。如果镜面不稳定,譬如会振动的话,反射的光线将无法准确聚焦。EHT利用氢原子钟来确保纪录的稳定性。原子钟能精准到每数亿年才误差一秒。
⑦ 黑洞为什么能吸东西
不是这样的。事实上,黑洞不会“吸”任何东西。黑洞的引力与宇宙中其他天体的引力在性质上没有差别,对于远处的物体来说,黑洞的引力并不能把它们怎么样。假如我们的太阳系突然演化成了一个黑洞,那么这个黑洞并不会把太阳系中的大小行星统统吃掉。我们的地球仍会在现在的轨道上运行下去(严格说来,从长时间来看可能会有微小变化),唯一明显的变化就是天气会变得异常寒冷——因为缺少了阳光的温暖。
黑洞就像是水中的旋涡,只有当你离它太近的时候,它才会对你构成威胁。黑洞有一个“史瓦西半径”,只有当你越过了这个半径,你才会无法自拔地被黑洞“吸”进去。史瓦西半径可以从逃逸速度的方程中计算得到。在史瓦西半径以内,光都无法逃逸。我们的太阳的半径大约是70万千米。当太阳突然变成黑洞,太阳系中的大小行星全都会处于“安全线”之外。当然,我们的太阳是不会变成黑洞的,因为它的质量太小了。太阳最终会演化为一颗白矮星。那些经历一系列演化后中心质量在太阳的2.5倍以上的天体,才有可能演化为黑洞。
那么,为什么在史瓦西半径以内,黑洞的引力会极为强大呢?在数学上,一个物体所产生的引力可以被看作是集中于一点的。对于球体来说,这个点位于球心。当你站在地球表面,你距离球心是最近的,因而你感受到了地球所能带给你的最大的引力。假设某一天,地球开始向中心坍缩,那么站在地球表面的你就会随之移向地球的中心,也就是说你里地球中心越来越近,这时你就会感到自己越来越重,因为你受到的引力越来越大。但假如你没有随着地面移动,而是悬在原地不动,那么你便不会感到引力有何变化。黑洞是一种极端的情况,理论上,天体演化为黑洞时,原先的物质会坍缩到体积为零、密度为无穷大,其他物质能够非常接近原先天体中心,因而受到极为强大的引力作用。