摘要:人类首次黑洞照片是科学史上的又一个里程碑,事件视界(Event Horizon)被更多的人所了解。本文从经典力学的角度,尝试计算黑洞事件视界的尺寸,发现仅为史瓦西半径的一半,给出误差产生的原因。
关键词:黑洞照片,事件视界,史瓦西半径
1、引言昨晚发布的人类首次黑洞照片刷爆了互联网和朋友圈。所谓的黑洞照片能看到的其实是黑洞外层的吸积盘,而黑洞本身由于光学无法逃离而不可能被直接观测到。
人类首张黑洞照片
我们通常所说的黑洞,指的是一个系统,在这个系统边界,逃逸速度达到了光速,这个边界就是事件视界(Event Horizon)。事件视界的大小与天体的质量有关,史瓦西发现,当天体半径小到一定的程度,天体就会在自身引力作用下发生坍塌,连光线都无法逃逸出来,这个半径就是著名的史瓦西半径,也就是事件视界。
黑洞通常指的是事件视界内的一个系统
2、经典力学下的史瓦西半径考虑如下系统,黄色为质点,饶黑洞圆轴运动。临界状态下,黑洞引力F与惯性力FI“平衡”,如下图。
临界状态下,引力与惯性力相等
根据质点“平衡”,可以得到速度与半径之间的关系: