黑洞距離我們五千萬光年,那麼我們的飛船要多久才能飛到?

人生不過百年71152306


前面我們講到了人類目前飛行最遠和最快的飛行器分別為上世紀70年代發射的旅行者1號探測器和去年發射的帕克太陽探測器,其中旅行者1號的平均速度約為16.7千米/秒,而帕克號曾在距離太陽最近時(約630萬千米)以720000公里每小時的速度飛行,相當於200千米/秒,是目前最快的飛行器。

而光年作為一種長度單位,表示光在真空中行走一年的距離,由於它是宇宙中已知的飛行最快的,因此作為一種常用的計量天體距離的單位,是一個定值。現已知一年有365天、一天有24小時、一小時有60分、一份有60秒,共計31536000,然後根據光速299792.458千米/秒,可求得一光年為9454254955488千米(約為9兆4600億千米)。

從題主的問題不難看出,這個所說的5000萬光年外的黑洞應該就是指剛剛被人類首次拍得“真容”的M87*黑洞,它其實距離地球約5500萬光年,其質量是太陽的65億倍,是咱們居住的地球的2.145E+15被(2145兆),根據計算該黑洞距離地球約5.19984E+20千米。

按照上文中提到的帕克號探測器的最高速度計算的話,它一年可以總共可以飛行約為6307200000千米(計算公式為60*60*24*365*200),如果按照這個速度飛到M87*黑洞共需要82442925950年(約824.5億年)。

很顯然,按照這個速度飛行下去不知道太陽已經氦閃了多少次,而地球也不知道流浪到了哪裡。因此靠傳統意義上火箭的化學推進劑反應提供的動能是遠遠不夠,畢竟即使不考慮宇宙膨脹連光都要飛行5500萬年,每一項計算結果都是天文數字啊!


地理那些事



在不久前,我們在網絡媒體中看到的黑洞照片。距離我們大約有5500萬光年,這顆黑洞是我們太陽質量的65億倍。,而距離我們最近的黑洞僅有2800萬光年。


很明顯,題主所問的應該是前者,而目前以我們2018年發射的帕克探測器是人類迄今為止最快的探測器,可以達到200公里每秒,也就是光速的千分之一。要飛到5500萬光年,所需要的時間是800多億年。

很明顯,這樣的探測器是飛不到5500萬光年之外的黑洞的。宇宙從誕生到現在的壽命也只有138.2億年,然而宇宙的大小卻有930億光年,加上宇宙的膨脹速度,即使我們所發射的探測器不在半路壞掉,或者能源耗盡。

那也追不上宇宙的膨脹速度,況且我們現在觀測到的也僅僅是那個黑洞5500萬年以前的樣子,現在那個黑洞已經距離我們不僅僅有5500萬光年了 。

甚至距離我們更遠,因為宇宙不是在不斷的膨脹嘛!而且宇宙邊緣膨脹的速度超越了光速,在5500萬年前我們人類都還沒出現呢?那個時候還是恐龍統治地球的時代。

當然了,我們飛往太陽系的其他行星還是可以的,比如馬斯克要移民的火星。總是要一步一步來的嘛,就目前,能夠能夠提升探測器和飛船的速度的只有核聚變,當核聚變研究成功。就意味著我們永遠了無限多的能源。可以飛往更遠的地方,移民其他星系。



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時間史


如果是按照常規的飛行方式(也就是利用反衝加速),我們的飛船要達到五千多萬光年外的目的地,需要的時間是近乎於無窮久的,簡單做個計算:

我們以每秒200公里計算(這個速度是以帕克號太陽探測器的最高速度算的),在不考慮宇宙膨脹的情況下,五千五百萬光年的距離,大約需要825億年,這個時間已經是當前宇宙138億年的年齡的6倍左右了。

但如果在燃料充足的情況下,考慮到相對論,這個時間可能就要大大縮短了:

①在不考慮加速度的情形下,如果飛船的速度能達到光速的99.99%,那麼在地球參考系中,飛船內部的時間只需過去大約77萬年,如果飛船的速度更快(比如99.999%甚至更多),那麼飛船內部的耗時將會更少

②考慮加速度的情況下,因為我們知道一個物體的速度不可能一瞬間就達到光速的99%,它中間需要一個加速過程,而為了宇航員的生命安全考慮,如果飛船的加速度始終保持在一個重力加速度的值(可由飛船內部儀器檢測得知)

那麼在這種情況下,整段路程應當是前半段加速後半段減速,最後到達目的地。而這樣的一個過程也是存在相對論效應的,並且可以利用狹義相對論計算(狹義與廣義的區別在於背景時空是否平直,而是否存在加速度則是次要的)

計算後可知,整段路程下來,飛船內一共耗時約35年,如果飛船加速度更高的話,時間將會耗時更少。

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賽先生科普


答:5500萬光年的距離,連光都要走5500萬年;如果考慮宇宙膨脹效應的話,需要更長的時間,人類的飛船則永遠無法到達。


人類拍攝的首張黑洞照片,於2019年4月10日發佈,位於5500萬年之外的M87星系;科學家利用M87星系中的造父變星,得到了星系與地球之間的距離信息。

對人類來說,5500萬光年是遙不可及的距離,要知道人類在40年前發射的旅行者一號,目前只飛了大約0.003光年,按照這個速度的話,飛越5500萬光年的距離需要近7000億年的時間,這還是在距離不變的情況下。


實際上,因為宇宙膨脹效應,目前M87星系距離地球已經遠不止5500萬光年,目前與地球間的實際距離,大概在1~5億光年之間;我們說M87星系距離地球5500萬光年,指的是目前地球上接收到M87星系的光線,是5500萬年前發出的。


按照宇宙膨脹效應,每相距326萬光年的距離上,因為宇宙膨脹效應導致退行速度大約是67.8km/s,那麼目前M87星系和地球間,因為宇宙膨脹導致的退行速度已經超過1000km/s,這是人類目前任何探測到都達不到的速度。


人類目前的宇宙飛船,能達到的最高速度約200km/s(帕克太陽探測器),而且飛行器要飛向M87星系,還得克服太陽、銀河系以及本星系群的引力,而本星系群的逃逸速度就高達1500~2200km/s。

所以人類目前掌握的科學技術,根本無法實現星際旅行,或許未來人類發明光速飛船後,就能在各星系之間穿梭;而狹義相對論效應,可以保證飛船內經歷的時間大大縮短,比如飛船接近光速飛向M87星系,對於地球來說過了5500萬年,但是對於飛船內的人來說,也許只過了幾天。


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黑洞在宇宙並不稀有,距離地球最近的黑洞僅在2800光年之外,而不久前我們看到的黑洞是5500萬光年外M87星系的中心黑洞,其地位相當於我們銀河系中心的人馬座A*,但M87黑洞要比人馬座A*大得多,這也是為什麼拍攝M87黑洞的難度要比人馬座A*小的原因。

5500萬光年的距離和可觀測宇宙930億光年的直徑相比並不是什麼大數字,但對於現階段的人類文明來說,5500萬光年的距離遠遠超過了現有航天器的極限,目前航天器的最快速度只有200km/s,以這個速度前往5500萬光年之外的M87黑洞需要的時間長達825億年,而宇宙誕生至今也不過138.2億年。



以目前的科學技術水平,我們能到達的最遠的地方也不過是太陽系邊緣而已,而真正的活動範圍最多隻能延伸到火星。真正意義上的宇宙飛船我們是沒有的,有的只是體積巨大但運載能力十分有限的笨重化學動力火箭,靠著它們人類也只能到達火星,甚至連大規模探索太陽系都做不到,前往5500萬光年外的M87黑洞就更是痴人說夢了。

目前世界各國都在研究的可控核聚變技術一旦成功,除了在能源領域大顯身手外還能將其移植到真正的宇宙飛船上,到時候人類的宇航速度就能得到質的提升,再也不用再光速的千分之幾徘徊了,可控核聚變的巨大能量足以使飛船達到光速的十分之一甚至更多。



然而無限接近光速的飛船前往M87黑洞在外界看來都需要5500萬年,所以最完美的的方法只有“蟲洞技術”


宇宙探索未解之迷


2017年4月5日~14日科學團隊通過事件視界望遠鏡拍攝了銀河系中心的超大質量黑洞和位於M87星系中心的超大質量黑洞,經過大約兩年時間的數據計算,在4月10日晚科學家公佈了人類首張黑洞照片M87*。

這顆黑洞距離我們大約5500萬光年,質量是太陽的65億倍,我們看見的是它5500萬年前的樣子,那個時候地球上恐龍剛滅絕沒多長時間。

如果不考慮宇宙膨脹,那麼人類的探測器需要飛行多久才能到達那裡哪?

這是一個知道距離和速度計算時間的簡單問題。目前已知人類最快速度的航天器是2018年發射帕克太陽探測器,在接近太陽的時候速度最快可以達到200公里每秒。

人類飛的最遠航天器是旅行者一號,現在距離我們大約220億公里,但是旅行者一號的速度相對較慢大約17公里每秒,但是已經足夠飛出太陽系了。



計算人類航天器飛行5500萬光年的時間,需要忽略一些實際問題,直線飛行並且忽略宇宙膨脹等等。計算過程很簡單不用繁瑣的過程況且速度不夠大無需考慮相對論。帕克太陽探測器按照最快速度飛行一光年大約需要1500年,那麼飛行5500萬光年大約需要825億年。



科學黑洞


黑洞距離我們五千萬光年,那麼我們的飛船要多久才能飛到?

其實無論是五千萬光年還是五千五百萬光年,對人類來說這個距離實在是太遠了!但有很多朋友拿起筆來就算,距離:五千五百萬光年,速度:人類最高能達到的速度,然後就是除法,很快多少年能到達就出來了!但宇宙到了這個尺度的時候就不能這樣算了!因為我們的宇宙正在膨脹之中!

一、宇宙膨脹的速度有多快?

宇宙正在不斷膨脹之中是哈勃根據星系不斷遠離,而且越是遙遠遠離速度越快得出的一個結論!當然咋哈勃得出這個結論之前也有其他天文學家有類似的觀點,當然哈勃是最系統的觀測這個現象並於1929年正式發表他的研究成果!

而這個膨脹的速率就是哈勃常數,被定義為在百萬秒差距(約326萬光年)的距離上宇宙膨脹的速度,早期的哈勃常數是非常不準確的,從發佈之日起的H=500(1929年),後期被逐漸修正為H=558很快又修正為526(1931年)、H=260(1952年)、H=75(1958年)、H=55(1974-1976)!跟發佈之日相比,只有當初的1/10,但即使在現代技術進步的今天,我們測得的數據依然無法統一,上圖是各個設備測定的膨脹速度區間,當然現在已2015年歐洲的普朗克衛星值為準,即:68.7KM/S/MPC!在每隔326萬光年,宇宙的膨脹速度就增加68.7KM/S

二、M87*黑洞正以多快的速度離去?

有了哈勃常數,那麼我們就可以計算M87*黑洞遠離的速度了!

V=距離/百萬秒差距×膨脹速率=5500/326×68.7=1159.05千米/秒!

即:M87*黑洞正以每秒差不多1159千米/秒的速度離去!

三、我們的飛船能追上黑洞離去的速度嗎?

我們人類速度最快的飛行器是新視野號(往太陽系外),大約是21千米/秒,如果以飛向太陽的帕克探測器極速則大約有210千米/秒,當然這是近日點速度,有些作弊!不過無論以那種速度,我們永遠都追不上M87*離去的速度!

是不是有種蒼白無力的感覺,人類最快的飛船在宇宙的尺度上甚至都不如螞蟻,各位的自我感覺還是那麼好嗎?


星辰大海路上的種花家


很多人的回答表明他對相對論一無所知。

得多久到達取決於飛船速度。也許你覺得這句話是廢話,其實我說的並非你理解的意思。

1首先,要到達距離地球5千萬光年外的地方,表示光速飛行要5千萬年(理論,實際上達不到),以一半光速飛行要1萬萬年……以此類推,相信小學生都能算出來。

2要搞清楚一個概念,高速飛行的飛船的時間流逝和地球不同。飛船速度越快,和地球時間差異越大,其計算方式是洛倫茲變換。

3 純理論上,如果飛船速度無限接近光速,對於飛船上的人來說無論到達多遠的地方都是一瞬間。


東莞高齡碼農


簡單說,這取決於飛船的速度到底有多快!(有一個前提,忽略宇宙的膨脹)!

但我們還要確定飛船飛行的時間是哪裡的時間,是地球上的人感覺到的時間,還是飛船上的人感覺的時間?如果飛船的速度達到亞光速,這兩者相差就會很大!

在地球的人眼裡,時間就很好計算,簡單的數學題,路程除以速度就可以了,路程是5000光年,速度就是飛船的實際速度!

但是對於飛船裡的人來說,就會有家很大不同!如果飛船以亞光速飛行,根據愛因斯坦相對論就會出現時間膨脹和尺縮效應(兩者本質上是相同的),說白了,飛船上的時間會變慢,飛船距離黑洞的距離會縮短,不再是五千萬光年!

那麼距離會縮短多少呢?這要看飛船到底有多接近光速,如果無限接近光速,距離就會縮小到無限短,飛船上就會一瞬間到底五千萬光年的黑洞那裡!

不可思議?

確實不可思議,但事實也確實如此。因為高速飛行會對時空結構造成明顯影響,說白了我們不能用我們地球上的時空觀念去衡量飛船所處的時空,已經是兩個完全不同的時空!


宇宙探索


在這裡首先得了解一下光年的概念,既光每秒30千米,走一年的距離。再乘上五千萬這就是黑洞離我們的距離。而當前人類的飛船最快才八九千米㎞每秒也就是第一宇宙速度,連太陽系都無法衝出去。更談不上在宇宙太空遨遊了。


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