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  • 黑洞為什么在兩極會(huì)發(fā)射物質(zhì)

    黑洞為什么在兩極會(huì)發(fā)射物質(zhì)
    任何物質(zhì)都不能逃脫黑洞的引力.
    但為什么類(lèi)星體(超大質(zhì)量黑洞)會(huì)在兩極發(fā)射大量物質(zhì)?
    物理人氣:411 ℃時(shí)間:2020-06-15 20:27:40
    優(yōu)質(zhì)解答
    不是黑洞把自身視界以?xún)?nèi)的物質(zhì)拋射出來(lái)了,而是物質(zhì)掉入黑洞時(shí)發(fā)生了劇烈的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,有部分能量被釋放出來(lái)了!也就是說(shuō),要明確以下幾點(diǎn):
    1、拋射出的是還沒(méi)進(jìn)入視界的物質(zhì)或能量
    2、光速是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的極限(狹義相對(duì)論基本假設(shè)),因此視界內(nèi)不可能有物質(zhì)逃出來(lái)
    3、黑洞周?chē)奈镔|(zhì)是在圍繞黑洞高速旋轉(zhuǎn)的,光速是視界處的第一宇宙速度,而視界外的圓軌道環(huán)繞速度小于光速,所以這些物質(zhì)是可以安全的在軌道上繞轉(zhuǎn),而不必需掉入黑洞
    4、黑洞只能束縛住視界以?xún)?nèi)的物質(zhì)不會(huì)逃出,因?yàn)闆](méi)有超光速物質(zhì),也就沒(méi)有能逃出視界的物質(zhì),但在黑洞視界以外,光速的物質(zhì)(如電磁波)是一定可以逃逸的,我們天文觀測(cè)上黑洞備選體之所以能夠探測(cè),實(shí)際上探測(cè)的正是這些黑洞外圍物質(zhì)的輻射.
    5、繞轉(zhuǎn)物質(zhì)如果要落入黑洞,必須要損失現(xiàn)有的角動(dòng)量,也就是說(shuō)降低環(huán)繞速度,才有可能被黑洞吸進(jìn)去,而物質(zhì)在被黑洞吸入的過(guò)程中,巨大的引力能又會(huì)使其加速,角動(dòng)量增加.
    6、落入黑洞的物質(zhì)的角動(dòng)量(保括引力能轉(zhuǎn)化來(lái)的)不可能憑空消失,必須把自身的角動(dòng)量轉(zhuǎn)移給其它物質(zhì),這樣的結(jié)果是自身的角動(dòng)量損失了,可以落入黑洞了,但一定有另外的其它物質(zhì)角動(dòng)量增加了,它們的速度超過(guò)了所在位置的圓軌道速度,它們就會(huì)更加遠(yuǎn)離黑洞,甚至完全逃離黑洞引力束縛,也就是LZ所說(shuō)的被拋射出來(lái),這個(gè)過(guò)程也是引力能釋放的過(guò)程.
    7、一般認(rèn)為黑洞附近高速繞轉(zhuǎn)的物質(zhì)會(huì)形成盤(pán)狀,稱(chēng)為吸積盤(pán)
    8、黑洞有三個(gè)物理量可以為外界物質(zhì)所感知,質(zhì)量(引力)、自旋(角動(dòng)量)、電荷(電磁相互作用)——所謂“黑洞的三根毛發(fā)”
    9、由7、8可想而知高速旋轉(zhuǎn)的電荷會(huì)形成極向方向的強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)可以反過(guò)來(lái)加速帶電粒子,這也有可能把吸積盤(pán)中的繞轉(zhuǎn)帶電物質(zhì)或等離子體加速到相對(duì)論速度,然后在黑洞的兩極方向上噴射出來(lái).
    小結(jié):黑洞拋射物質(zhì)的形式有1、黑洞周?chē)镔|(zhì)的多波段輻射(電磁波),2、輻射壓吹開(kāi)的“風(fēng)”,3、兩極準(zhǔn)直的噴流.
    拋射物質(zhì)依靠的力量,或者說(shuō)拋射所釋放的能量來(lái)源是引力能和電磁能.
    以上只是基本理論,詳細(xì)解說(shuō)需要更多的磁流體力學(xué)、相對(duì)論、輻射機(jī)制、激波理論等專(zhuān)業(yè)知識(shí)了,至于其中更細(xì)節(jié)的問(wèn)題很多還是現(xiàn)今學(xué)術(shù)界尚未解決的問(wèn)題,比如角動(dòng)量是如何轉(zhuǎn)移的(目前比較多的學(xué)者認(rèn)為是通過(guò)粘滯耗散),黑洞兩極的噴流具體的物質(zhì)加速機(jī)制等.
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