引力波如何从黑洞的引力中逸出?


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我一直在看这个短语,不得不说我非常不喜欢它,因为这是一个非常糟糕的误称。在十分之一的九分之一中,当有人在谈论黑洞时,他们将其描述为具有如此强的引力的物体,“甚至光线也无法逃脱”。

然而,这种无条件的陈述对黑洞实际上是什么,黑洞如何工作以及除了使像你这样的无辜的旁观者感到困惑之外,什么也没有做的事情提出了强烈的误解。黑洞的引力不比宇宙中的其他任何物体强多少。黑洞不是宇宙真空,它利用强大的引力吸收附近的所有物质,光等。实际上,如果用质量完全相同的黑洞代替太阳,那么我们系统中的所有行星都会消失完全以相同的方式绕行,并且根本不会注意到任何差异(除了由于不再从太阳接收任何能量而使地球大规模灭绝之外)。

话虽这么说,让我们更好地描绘出黑洞是什么以及它是如何工作的。黑洞是一个团块,团块已经变得如此庞大,以至于该团块自身的重力试图将其拉在一起,实际上使团块变成奇点。奇异点是所有质量都包含在内的空间的点状区域。稍微超出这种奇点,物理学就变得很奇怪。例如,如果您正好靠近此奇点,并且您计算出逃避该奇点所需的速度(例如,您需要以大约11 km / s的速度离开地球),您会发现该速度非常大大于光速。这就是“即使光线也无法逃脱”这一短语的由​​来。,如果您从奇异点开始走得更远,则需要较少的速度来逃逸它,因为您会感觉到引力的吸引力减小(重力随距离而减小)。这意味着,在离奇异点一定距离处,光速实际上足够快以逃离黑洞。这个距离是如此重要,以至于科学家给它起了一个特殊的名字,即视界。它可能比我上面绘制的简单图片复杂得多,但这是一般的想法。

如果将所有这些放在一起,那么这将告诉您事件视界之外的任何光都可以毫无问题地逃离黑洞。只有事件视界的光线无法逃脱。同样,事件视界之外的任何引力波也可以轻松逃逸。这就是StephenG所说的答案,它们表示它们在黑洞之外。在外面,他的意思是在事件视野之外。的确,只要引力波的产生发生在事件视界之外,它将逃离黑洞。

仅作为参考大小,银河系中心的超大质量黑洞的质量比太阳大4,000,000倍,其活动视界仅约1000万公里。如果水星处于我们太阳的位置,那几乎不会超出它的轨道。因此,您可以看到,进入事件范围并不难,因为从天文学角度来看事件范围并不那么大。


从某种意义上说,这个答案是错误的。引力波不能从黑洞中逸出。从另一种意义上说,正确的是提出问题的人将引力和引力波混为一谈。引力场和引力辐射是两个不同的事物。
David Hammen'3

我对StephenG的答案并不感到惊讶,因为它不能解释为什么引力波不在事件视界之内。思维实验:假设有两个黑洞彼此绕行,并且它们是如此接近,以至于两个黑洞都处于相互事件的视野内:这种情况与常规的(旋转的)黑洞有区别吗?根据质量,电荷和自旋定义的BH,答案似乎是“否”。即:这三个量不会留下引力波的空间。@DavidHammen感谢您的评论。有非专业人士可消化的资源吗?
Orion elenzil

@orionelenzil评论不是进行此类讨论的好地方。如有需要,随时问一个新问题。
zephyr

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