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M87黑洞的吸积盘2天绕行计算出来超过光速!可能存在超光速吗?

M87黑洞的吸积盘2天绕行计算出来超过光速!可能存在超光速吗?
2021年03月29日 09:22 新浪网 作者 爱娱乐的西西

  提出此说法的人,多数的计算路径为:首张黑洞照片发布会直播现场公布的M87黑洞吸积盘的公转周期为两周,然后又通过施瓦西黑洞的解估算出此吸积盘的半径;利用公转周期和估算半径算出的吸积盘的等离子体的速度发生了超光速现象。这才引发了网友们的一致疑问。

  

  然而这样的计算方法其实是错误的。

  这是因为,史瓦西黑洞是一个静态的,不带电荷和自旋的黑洞。施瓦西半径也只是一个静态黑洞的视界半径。然而我们从这次拍摄到的M87黑洞照片可以分明的看出,这个黑洞是带自旋的黑洞。所以我们就需要来看看带自旋的黑洞和不带自旋的黑洞有什么区别。

  从图像上看,这个黑洞是带自旋是毫无疑问的。在黑洞吸积盘内侧靠近视界的等离子体毫无疑问的,它们的速度唯一可能性是无限接近光速。其实我们可以按照这个来计算一下这个时候,黑洞的引力半径是多少。2(周)X7(天)X24(小时)X3600(秒)X30(万千米/秒)/(2X3.14)≈57亿千米。按照光线在视界半径1.5倍处出现闭合计算,M87黑洞的实际视界半径为38亿千米左右。

  我们可以看出来,这个半径跟某些媒体按照史瓦西黑洞计算公式给出的190亿千米的视界半径相去甚远。

  

  究竟是什么原因让M87黑洞发生了这么诡异的事情呢?

  我的理由是自旋。正是因为M87黑洞的自旋造成了它的黑洞视界半径变小的现象。也就是说,有自旋的黑洞的视界半径,要比同样质量没有自旋的黑洞半径小。

  这是个什么道理呢?

  我们观测到的一般的天体,都是自旋速度越快,那么它的吸积盘的半径就越大。为什么这个现象到了黑洞这里不成立了呢?

  在这里我们需要用光学几何来理解这个现象。这个光学几何又是个什么东西呢?我们通俗的来说就是,如果物体沿着一个被引力场所弯曲的光线前进的路径做恒速运动,则物体的行为可以视为直线运动。在光学几何里,最短距离被定义为光从一点到另外一点再返回的时间的一半,时间用放在第一个点的时钟来测量。

  

  在黑洞附近,强引力场中,光线被弯曲。物体运动速度越快它掉入黑洞的速度越快,这是因为在黑洞附近强引力场条件下,离心力也是向内的,这个效应只能用光学几何来理解。大家先记住这个结论就好,老郭会在以后的文章里专门写这个话题。

  由于离心力向内,带自旋的M87黑洞只有一个办法来保证视界外的等离子体的运动速度不超过光速才能满足这个条件,那就是视界的半径要比史瓦西半径小,而且自旋速度越快这个半径就会越小。这是一个合理的解释。

  换句话说,由于带自旋的黑洞,会把自己的角动量通过引力漩涡传递给吸积盘中的等离子体,导致了带自旋的黑洞的视界半径比静态的史瓦西半径小。我们这个时候计算等离子体围绕M87黑洞的运动半径并不能按照史瓦西半径计算出来的轨道运动,而是比这个半径要小的运动轨迹。

  总结,这次M87吸积盘的运转速度并不超光速。

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