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能形成噴流的黑洞,必然是高速自轉的,即這類黑洞自轉的角速度較大,并且能形成噴流的黑洞一定也是扁平的,形狀類似于鐵餅。分析、論證如下:
根據史瓦西半徑:R=2GM/c^2,其中,R是黑洞的史瓦西半徑、M是黑洞的質量、G是萬有引力常數。在史瓦西半徑的約束下,光也不能逃逸黑洞的吸引。我在多篇文章論述道,任何物質它的輻射半徑都遵循:R=c/ω,其中,R是物質的輻射半徑、c是光速常數、ω是物質自轉的角速度。也就是說,角速度特別大的物質質量較小也能形成黑洞。
據此我們可以知道:質量越大越容易形成黑洞、角速度越大也越容易形成黑洞。我們還知道,自轉的物質,自轉軸的線速度為零。數學描述:線速度v=ωr,其中,v是物質自轉的線速度、ω是物質自轉的角速度、r是物質自轉的半徑,物質自轉軸處的半徑是零,所以物質自轉軸處的線速度v=ωr=ω0=0,也就是說,自轉不影響自轉軸方向的速度,即物質自轉的角速度不影響物質自轉軸方向的輻射。
黑洞的噴流:質量越大的黑洞,吸積產生的輻射光度往往就越大。宇宙中的星系大多十分平靜,但其中約2%的星系有劇烈的活動,其物理特征呈現快速、明顯的變化,主要體現在星系核在X射線、紫外、光學或射電波段有強烈的輻射和爆發。這些星系在活動期間爆發出的能量比銀河系一生釋放的總能量還要大,但核的活動范圍卻很小,如此強的輻射效率只有黑洞才能做到。這樣的核稱為活動星系核。目前主流的AGN模型認為,活動星系中心存在一個超大質量黑洞,它吸積周圍的氣體形成了一個約幾倍~1000倍史瓦西半徑的吸積盤,并在垂直吸積盤的方向高速噴出電子和其他電離氣體,但是在黑洞周圍稠密的氣體云團的束縛下,電子只能從氣體的最薄弱處噴射出來,形成方向十分固定的噴流。噴出的電子最快可以接近光速。據此我們可以知道:能形成噴流的黑洞必須是質量較大,并且質量分布不均勻,在自轉軸方向質量分布較小,吸積盤方向分布的質量較大,也就是說,從質量決定引力大小分析,自轉軸方向引力較小,在垂直于自轉軸方向(吸積盤方向)引力較大。據此我們可以知道,噴流只能在自轉軸方向形成。
我們再看物質的輻射半徑遵循的規律:R=c/ω,物質在自轉軸處的半徑是零,可以理解為物質的自轉不影響自轉軸處的輻射,不彎曲自轉軸方向的輻射,即自轉軸處的輻射可以直線傳播。自轉雖然不影響自轉軸方向的輻射,但是能影響吸積盤方向的輻射,在吸積盤方向上更容易形成黑洞,引力更大,更容易吸積周圍的物質,使黑洞引力變得更強,能量、質量更大,能量大到一定程度,黑洞引力較弱的自轉軸必然會釋放能量,能量從氣體的最薄弱處噴射出來,形成方向十分固定(自轉軸方向)的噴流。基于上述分析,能形成噴流的黑洞必須具備:質量大、自轉角速度大、質量分布不均勻呈現鐵餅狀。
結論:能形成噴流黑洞的特征:1.必須是超大質量的黑洞;2.必須是質量分布不均勻的黑洞,自轉軸方向分布質量小,形狀類似于體育器材的鐵餅;2.必須具備較大的自轉角速度。
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