En el universo, los agujeros negros son los principales objetos celestes. Están en la cima de la cadena alimentaria y se comen a todas las estrellas. Las estrellas mucho más grandes que el agujero negro serán tragadas sin poder hacer nada por el agujero negro. ya que están cerca del agujero negro. ¿Por qué los agujeros negros tienen tanta energía y capacidad?
Este problema a menudo hace que algunas personas lo malinterpreten, pensando que solo porque un agujero negro es un cuerpo celeste extremo, debería devorarlo todo.
Algunas personas piensan que aunque el agujero negro es pequeño, tiene una gran masa, por lo que puede tragarlo todo, más gente piensa que la gravedad extremadamente fuerte del agujero negro causa este fenómeno.
Estos parecen tener sentido, pero muchas personas no tienen clara la esencia más fundamental.
Esta vez hagamos un análisis exhaustivo y descubramos la causa fundamental del agujero negro. La atracción gravitacional de un agujero negro es en realidad la misma que la de cualquier cuerpo celeste de la misma masa.
De hecho, todos los objetos de este mundo deben obedecer la ley de la gravitación universal, y los agujeros negros no son una excepción. . Por tanto, la atracción gravitacional de un agujero negro no es mayor que la de una estrella de la misma masa, pero sí de la misma.
La gravedad es la primera fuerza básica descubierta por la humanidad y una de las cuatro fuerzas básicas descubiertas hasta ahora. Lo más grande de Isaac Newton es que descubrió la gravitación universal y dio sus leyes. Newton propuso la ley de la gravitación universal en su libro "Principios matemáticos de la filosofía natural" publicado en 1687. Esta ley iluminó la civilización humana, reveló las leyes del movimiento de todas las cosas en el mundo y guió la ciencia humana durante más de trescientos años.
La esencia de la gravedad es la distorsión del espacio-tiempo por la masa. Aunque este punto no se planteó en la época de Newton y no se reveló hasta que Einstein publicó su teoría general de la relatividad en 1915, la ley de gravitación universal de Newton sigue siendo la piedra angular más básica de la comprensión humana del mundo.
La expresión de la ley de gravitación universal es: F=GMm/r?. En la fórmula, F es el valor de la gravedad, G es la constante gravitacional (6,67x10^-11N?m?/kg?), M y m son las masas de los cuerpos celestes que interactúan entre sí y r es la distancia entre cuerpos celestes. En esta ley, la magnitud de la gravedad es directamente proporcional a la masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Entonces la atracción gravitacional de una estrella de la misma masa y de un agujero negro de la misma masa es la misma. El agujero negro más pequeño que hemos descubierto hasta ahora tiene más de tres veces la masa del Sol, mientras que la estrella más grande conocida, r136a1, tiene una masa de 265 a 300 veces la masa del Sol.
Entonces, ¿puede un agujero negro con una masa de 3 veces la del Sol comerse una estrella con una masa de 300 veces la del Sol? La respuesta es sí. Mientras r136a1 esté cerca del agujero negro, no importa cuán pequeño sea el agujero negro, se lo comerá. Dado que la fuerza gravitacional de un agujero negro y una estrella de la misma masa es la misma, ¿por qué el agujero negro definitivamente se comerá a la estrella? Esto nos lleva a la razón más fundamental por la que los agujeros negros están en la cima de la cadena alimentaria celeste, y es que son "pequeños". Entre los cuerpos celestes de la misma masa, los agujeros negros tienen el volumen más pequeño. ¿Pequeña? es el arma más poderosa de un agujero negro. Y este es el punto fundamental de la ley de la gravedad: la magnitud de la gravedad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los cuerpos celestes. Pero esta distancia no es de superficie a superficie, sino de la distancia desde el centro de masa. Si la distancia desde el centro de masa de la estrella a la superficie es grande, la atenuación de la gravedad será grande; si la distancia desde la superficie del agujero negro al centro de masa es corta, la gravedad de la superficie será extremadamente fuerte y se apoderará de todo. Entonces, ¿qué tan pequeño es un agujero negro? Esto tiene que hablar del límite más pequeño del mundo: el radio de Schwarzschild. El origen del radio de Schwarzschild.
¿Qué es el radio de Schwarzschild? Esto fue en 1916, cuando el astrónomo y físico alemán Karl Schwarzschild obtuvo una solución precisa a la teoría del campo gravitacional de Einstein basada en la recién publicada teoría general de la relatividad. Descubrió que cualquier objeto con masa tiene su propio valor de radio crítico que se comprime al mínimo. Este valor crítico es una simetría esférica.
Bajo presión extrema, una vez que toda la masa material se presiona dentro de este radio, ocurrirá un extraño fenómeno: toda la materia caerá infinitamente hasta la singularidad infinitesimal en el centro, y aparecerá en el rango esférico del radio crítico Infinito. Campo gravitacional, en este campo gravitacional, ninguna materia puede escapar, incluida la luz. Este radio es proporcional a la masa, cuanto mayor es la masa, más grande es la bola. Esto es lo que más tarde se llamó "agujero negro".
La gente llama a este radio crítico radio de Schwarzschild, en memoria de Karl Schwarzschild, quien lo descubrió. La fórmula para calcular este radio es:
R=2GM/C?
En la fórmula, R es el radio de Schwarzschild (m), G es la constante gravitacional y C es la velocidad de la luz. Según esta fórmula, el radio de Schwarzschild de una montaña del Himalaya es de sólo nanómetros.
¿Qué tamaño tiene un nanómetro? Eso es una millonésima de milímetro. El radio de Schwarzschild de la Tierra es de unos 9 milímetros, el radio de Schwarzschild del Sol es de unos 3.000 metros y el radio de Schwarzschild de r136a1 es de unos 795.000 a 900.000 metros, lo que equivale a unos 795 a 900 kilómetros.
Una vez que un cuerpo celeste se acerque al radio de Schwarzschild de un agujero negro, estará condenado. Por eso, por muy grande que sea una estrella u otro cuerpo celeste, será devorado por un agujero negro. En teoría, el agujero negro más pequeño del universo tiene nada menos que 3 veces la masa del sol. El radio de Schwarzschild de un agujero negro con una masa de 3 veces la del Sol es de sólo 9.000 metros, es decir, 9 kilómetros. Cuando el material celeste se acerque a su radio de 9 kilómetros, será controlado por una gravedad infinita.
La estrella más grande del universo, r136a1, tiene un radio de 24,36 millones de kilómetros. Su gravedad superficial es insignificante frente a un agujero negro. Su velocidad de escape superficial es de sólo 1808 kilómetros/segundo. Estrella con una velocidad de escape superior a los 300.000 kilómetros, Agujero negro, ¿hay alguna forma de sobrevivir? Por tanto, la principal razón por la que un agujero negro se lo traga todo es porque es pequeño.
Ahora sabemos que los cuerpos celestes de la misma masa, ya sean agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas blancas o estrellas, tienen la misma gravedad a la misma distancia. El problema es que la relación masa-volumen de otros cuerpos celestes es mayor que la de los agujeros negros, por lo que la gravedad superficial es completamente diferente. La relación masa-volumen de las estrellas de neutrones es menor que la de las enanas blancas; la relación masa-volumen de las enanas blancas es menor que la de las estrellas ordinarias. De esta manera, las estrellas sólo serán devoradas no sólo delante de ellas. agujeros negros, pero también delante de estrellas de neutrones y enanas blancas.
Sin embargo, tanto las estrellas de neutrones como las enanas blancas tienen un punto crítico de masa, si comen demasiado, sus estómagos estallarán, se producirá una explosión de supernova y luego seguirán colapsando y escalando. Estos dos puntos críticos se denominan límite de Chandrasekhar y límite de Oppenheimer. El primero es el límite de la enana blanca. Cuando la masa alcanza 1,44 veces la del sol, explotará y colapsará en una estrella de neutrones. El segundo es el límite de la estrella de neutrones. Cuando alcance aproximadamente 3 veces la masa del sol. explotará y colapsará en un agujero negro. ?
Cuando cualquier cuerpo celeste colapsa al nivel de un agujero negro, alcanza su cima. Un agujero negro no tiene que preocuparse por reventarle el estómago: nunca puede estar lleno, come y digiere todo y ocasionalmente eructa (expulsa rayos de alta energía), no importa cuán grande crezca, sigue siendo un agujero negro. .
A 10,4 mil millones de años luz de nosotros se encuentra el agujero negro más grande conocido. Está ubicado en la constelación de Canes y tiene el número TON618. Tiene una masa de 66 mil millones de veces la del Sol. devorando la materia celeste circundante, tragándose 4 o 5 estrellas cada año. La expresión más intuitiva de la magnitud de la gravedad es la velocidad de escape en la superficie de un cuerpo celeste.
La velocidad de escape se calcula basándose en la fórmula de la energía cinética y la fórmula de la gravitación universal.
La expresión de la energía potencial gravitacional es: E(r)=?(GMm/r^2)dr=-GMm/r (tomando el infinito como energía potencial cero)
Expresión de conservación de energía Fórmula: mv^2/2=0-E(r)
Cuando r toma el radio del cuerpo celeste, se puede obtener la fórmula de la velocidad de escape: v= (2GM/R)
En la fórmula, v es la velocidad de escape; G es la constante gravitacional, con un valor de 6,67x10^-11N?m?/kg?; el radio del cuerpo celeste.
De esta forma podemos ver que la velocidad de escape de un cuerpo celeste está relacionada con la masa y el radio del cuerpo celeste, por lo tanto, por muy masivo que sea el cuerpo celeste, debido a su gran radio, la velocidad de escape no es mayor que la de un planeta de masa pequeña.
Según la fórmula de cálculo, la velocidad de escape dentro del radio de Schwarzschild del agujero negro es tan grande como la velocidad de la luz. La velocidad de escape de la Tierra es de 11,2 kilómetros/segundo, y la velocidad de escape del agujero negro. El sol mide 617,7 kilómetros por segundo.
La estrella más masiva conocida es r136a1. Su masa es aproximadamente de 265 a 300 veces la del sol.
El radio de r136a1 es 35 veces el del sol. Según la velocidad de escape de la superficie del sol, podemos calcular la velocidad de escape de r136a1 como:
v2=v1x? (265/35)? 1700 o v1x? (300/35)? 1808km/s
En la fórmula, v2 es la velocidad de escape de r136a1 y v1 es la velocidad de escape solar.
Podemos ver que la velocidad de escape de r136a1 solo alcanza 1700~1808 kilómetros/segundo, mientras que la velocidad de escape de un agujero negro es mayor que la velocidad de la luz, mayor que 300.000 kilómetros por segundo. no son del mismo orden de magnitud en absoluto.
Entonces, ¿puede un cuerpo celeste con una velocidad de escape de sólo 1808 kilómetros/segundo escapar de los estragos de un agujero negro con una velocidad de escape mayor que la velocidad de la luz? Incluso si r136a1 encuentra un agujero negro, por pequeño que sea, sólo puede rendirse obedientemente.
¿Lo entiendes ahora? Esta es la causa fundamental de que los agujeros negros proliferan por todo el universo y lo absorben todo.
Gracias por leer, bienvenido a discutir.
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