光沒有質量,是如何被黑洞吸引的?如果黑洞扭曲空間而影響了光,那引力波為何沒有影響?

天朋元帥58789831


當引力波通過黑洞時,同樣會受到黑洞引力的影響,並非不受影響。

但我還是要補充一下,光子沒有靜止質量,但它有運動質量,但這不是關鍵,關鍵在於廣義相對論徹底變革了牛頓的萬有引力,將引力轉變為質量對時空扭曲所造成的效果。

而要突破這種約束的辦法就是加速,只要速度足夠快,就能突破大質量天體對時空的扭曲,獲得自由,至於要多快的速度才能自由,這可以通過公式計算,正是這些公式,讓人發現,如果天體的密度足夠大,那麼脫離該天體所需要的速度會超過光速,由此天文和物理學家才推論出黑洞的存在。

圖示:在太陽系的不同行星上,要逃離該行星需要的逃逸速度。從左向右依次為,水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星。由於冥王星已經不算行星,所以動圖上沒有它,唉,哪怕在科學研究領域中,名分也是非常重要的。


那麼黑洞和引力波之間又是怎麼回事呢,為啥黑洞相撞時候的會發出引力波呢,並讓引力波傳出黑洞的影響範圍呢,這倒是一個從來沒有人問過的問題呢。

圖示:2016年2月11日,LIGO引力波探測團隊與處女座引力波干涉儀團隊共同宣佈,人類已於2015年9月14日首次直接探測到了引力波的真實存在,其源頭來源於雙黑洞的合併!


那麼我們就有必要來搞懂引力波到底是啥東西了


引力波究竟是什麼東西?

由於愛因斯坦的廣義相對論用質量對時空的扭曲來代替了牛頓的重力,由此就帶來一個必然的推論,那就是當有質量的物體運動起來的時候,那麼時空的曲率就會不斷髮生改變,當物體運動的後方,曾經彎曲的時空恢復平直,而在物體的前方曾經平坦的時空變得彎曲,這種時空的曲率不會侷限在本地,而是會像漣漪一樣向外傳遞,這就是所謂的引力波,所謂引力波就是時空的漣漪,這種漣漪源於有質量物體在時空中的運動。

圖示:在空間中運動的地球也會造成引力波,但是地球引發的引力波太小,探測不到,但卻可以通過廣義相對論進行精確計算。


因此黑洞和引力波並沒有什麼矛盾之處,當一個黑洞開始運動時,那麼它就會干擾周圍的時空,考慮到黑洞的質量通常很大,因此它們被時空的干涉也越強,產生的引力波自然也就越強,但為啥我們探測到的通常是黑洞或者中子星合併時產生的引力波呢?因為在它們發生合併的時候 ,通常伴隨著極其快速相互旋轉,這種高速運動將產生極其強大的引力波,只有這樣的引力波,才能穿越遙遠的距離到達地球。


引力波會受到什麼因素影響?

引力波一旦產生就很難被幹擾,當它在空間中傳播時,只有在以下幾種情況中,才會出現較為顯著的改變:

1、引力波的波幅會隨著傳播距離的增加而減小

2、引力波的頻率會因為宇宙膨脹、引力相互作用或多普勒效應而出現紅移

3、引力波會在強勁引力場作用下被聚焦。比如當它通過黑洞周圍的空間時

4、其它效應對於引力波波形的影響非常有限,例如,星際介質

當引力波通過遠處的觀測者時,觀測者就會發現時空被彎曲了。兩個自由物體之間的距離會發生有節奏地波動,其頻率與引力波的頻率相同。然而,在這一過程中,這兩個自由物體其實並沒有受力,座標的絕對位置也沒有真的發生變化,但它們的相對距離的改變,是因為時空座標本身在發生變化。


在觀測者處的引力波強度和與波源間的距離呈反比。根據預測,螺旋形靠近的中子雙星系統由於質量高、加速度大,因此在合併時會發射出強大的引力波。但是因為天文距離尺度太大,就算是最激烈的事件所產生的引力波,在到達地球后效應已變得極低,其波動效應的數量級低於10^−21米,就像遠方的巨浪在經過足夠長的距離傳播後,變成了小浪。




三思逍遙


發電機屏空能發出電,證明空間本身有帶電粒子,證明空間並不是空無一物而是充滿各種極限離子,磁場可以使空間彎曲。不過,光線這個頻率的光子就不是一般磁場強度的磁力可以彎曲的,需要中子星、黑洞級別的磁場強度才能彎曲。因此,個人認為黑洞之所以“黑”,就是因為黑洞的磁場強度強到難以想象的承度。對此,一部分人是不贊成的,他們認為黑洞是質量極大,極大的質量扭曲了空間,使光線不能外洩而導致了“黑”,他們也不承認黑洞有磁場。所以,現階段黑洞理論還不成熟,還處於爭議中,未來的理論研究之路還相當長遠。

黑洞是大質量天體,引力非常強大,引力波可以伸展到廣擴的宇宙空間,巨大星系的旋轉動力應該就是黑洞,目前的天體物理學還不是什麼問題都能解決,解決不了的問題比已經解決了的問題多的多。


理想無限延伸


有可能黑洞旋轉速度比光速更快, 如果光速比黑洞旋轉速度快從而就會逃脫對黑洞束縛,我也不太確定 這只是一種猜測。


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