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由第1个黑洞图像分析黑洞的一些特性

已有 104 次阅读 2019-10-22 08:46 |个人分类:物理|系统分类:论文交流

    由第1黑洞图像分析黑洞的一些特性

 

image.png

    1.首张位于代号为M87的超巨椭圆星系中心“黑洞”事件视界信息数据组成的图像

    由此图像,我们能分析得到哪些关于这个黑洞特性?

1图像中心是偏向东北、西南方向长轴约1.2厘米,西北、东南方向短轴约1.0厘米,的黑色椭圆。

首先分析: 什么是黑色?物体为什么是黑色?

这完全决定于光的特性,和人对光的视觉。

从对阳光用3棱镜,或天上云层小水珠,的分解而成,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,7色,表明:都是,人眼对由红到蓝,波长逐次减小的光,的相应感觉。

实际上,波长随颜色的变化是:如下双曲线,第2象限,的一支。

image.png


2. x01,波长从L逐次减小到趋于0

    y颜色由0逐次加深,从红逐次到趋于极蓝,0到负无穷大是红外,从蓝到紫,实际上,是从第2象限变换到第4象限的趋势,从上升到正无穷大到负无穷小上升区是紫外。

 大图: 折射率=n,小图:折射率=n/2


人对光的视觉已感觉不到红外和紫外,波长的光。

在通常近似均匀的大气条件下,光速近似于真空中的光速,c0,在近似均匀的各种介质条件下,光速c=c0乘该介质的折射系数n,并有波长L=频率v乘光速c

物体内各微观粒子,在各种时空力作用下,会发射某些频率的光子,人眼接收到这些光子,就感觉到相应颜色的光。

人眼接收到某物体发射的那些光子,若是:

如太阳一样的7色频谱分布,人眼感觉到的,就是阳光,主要分布于某种颜色区域的频谱,人眼感觉到的,就是该色光,没有人眼视觉范围内的光谱,就认为,该物体不发光。

其实,该物体还可能发射了人眼感觉不到的频谱范围内,的光和各种能量的静止质量不=0的粒子。

物体对光有:表面反射、吸收、透射,3部分。

表面各区域反射:各相应浅色的光谱,就呈相应的白色,不同波段的光,就呈相应深、浅,的从红到紫的各种颜色,各相应深色的光谱就呈相应的黑色。全不反射各色可见的光,就是无色。

又有黑洞因其质量大,使其内发出的可见光都不能逃出其相应视界之外。

因此,可以认为:图1,中心黑色区,是因为黑洞发不出可见光,表面反射外界投射的各相应深色的光谱所致。

该黑洞呈椭球形,因而,屏幕图中心黑色区是椭圆形。

2.整个图像的半径约等于黑色中心半径的6倍

    分析认为:

光子(动能为mc^2/2,质量为m),到达距该区域边界(即:距区域质量中心r(3)0)该区域对光子的引力势能=GMm/r(3)0,因而,有:

r(3)0=2 GM/c^2

光子受区域引力f(r(3))作用,并以初速v(3)0=c开始,继续逃离该区域。

区域质量为M质量中心,就r(3)0r(3)1对该光子作功(忽略该区域外,相对地显著降低了密度粒子的引力)

W={dr(3) f(r(3)),从r(3)0r(3)1积分}直到消耗掉该光子的全部动能,mc^2/2,则:

r(3)1 =4 GM/c^2

而该光子就只能到达距该区域质量中心r(3)2=r(3)0+r(3)1处,就动能完全消失。

r(3)2=r(3)0+r(3)1=6 GM/c^2,就是光子不能逃出该区域的界限。

3. 图像黑色中心全部外缘和全图大部分呈红色

    这由其事件视界信息数据组成的图像所显示的红色,就应是相应红色光子所致。

    为什么这些区域都出现红色光子?

分析认为:

黑洞是密度,D,较高,质量巨大的物体,在其外,邻近区域的密度,d,必然远小于D,因而,黑洞外的折射率n,也必然远小于D其内的折射率N,当黑洞内处于红外光谱段的光子逃出黑洞,其光谱段必然显著地移向波长较短的波段,图1的黑洞,内、外波长颜色随折射率的变化,如果成为可见光,首先,就处于红色区段,而且,由图2已知,波长颜色变化曲线的红色区域较为平坦,而较为宽广,因而,那些区域就都出现红色光子。

当然,如果黑洞内的光子处于很远的红外光谱段,也可能黑洞外到所有可见光都不能逃出黑洞区视界的区域内,因折射率减小,波长有所减小,但仍然处于红外光谱段,就根本不会有这个红色区域。

银河系中心的超大质量黑洞可能就是这种根本没有这个红色区域的黑洞。

4. 图像黑色中心外红色区域中有局部偏黄色的区域

    分析认为:

这些区域的密度更小,折射率也更小,因而,那些区域就出现波长更短的偏黄色光子。

5. 估计该黑洞及可见光逃出黑洞区的体积、密度、质量,相互关系

已知该黑洞椭球的2个轴分别约为: 1.21.0厘米,可近似为:半径1.1厘米的圆球,设其质量近似均匀,质量中心位于球心,r=0,其体积为:4Πr0^3/3,设其质量为:M克,密度为:M/(4Πr0^3/3)=M/5.576/厘米^3

    可见光逃出黑洞区的外半径为:r2=6r0,其体积为:4Πr2^3/3-

4Πr0^3/3=(6^3-1)4Πr0^3/3=286.7Πr0^3=1199厘米^3

设其质量为:M2克,近似为均匀,密度为:

M2/1199/厘米^3,其质心,r*,也容易由几何关系,和以上数据算得,而由引力公式,得到MM2的关系。

    只要根据已知其一的实际数据,就能估计求得另一的实际数据。




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