太阳系公转速度被推翻,正加速坠入银河系中心,多久会坠入黑洞?
我计算过,太阳系已经以每秒550米的速度向着银心靠近,而这个速度还在正在增长,这样的话,太阳系很有可能会掉进银心的黑洞之中。那到时候会发生什么呢?”
一名天文爱好者向人们询问道,戴着一副普通的老花镜的他,竟是著名天体物理学家朱保全。
这个回答出乎在场人们的意料,作为物理学家的他,竟然会说太阳系会掉进黑洞。
那么在这之前,太阳系是不是真的会掉进黑洞,如果会,那么又会在多久的时间之内掉进黑洞里呢?
一、探究奥秘。
一名参观者向朱保全问道:“您认为太阳系会掉进黑洞,这个说法是不是有些夸张了?”
朱保全笑了笑说:“是的,可能的确有些夸张,不过这也是根据一系列的数据推算出来的。
太阳系的确是在向着银心靠近,而且这个靠近的速度也确实超出了我们的想象。
关于这项数据,要从牛顿的引力理论开始说起。”
牛顿在1687年提出了引力定律:“任何两个物体之间都会相互产生吸引力。
这个引力的大小和质量成正比,和距离的平方成反比,而且方向总是指向两者质心之间的直线上的。”
就拿太阳系中的行星来说,他们都是围绕着太阳进行公转的,那么这种公转要满足牛顿的引力定律,那就意味着公转速度必须要恰到好处。
牛顿的引力定律可以用下面的公式来表示:## 。
当地上的物体到另一颗星球的距离为r时,这颗物体上的引力大小为F,G为万有引力常数。
牛顿认为地球万有引力是让地球围绕太阳进行公转的动力,所以:## 。
地球绕太阳转一圈,也就是公转时间T为一年,地球和太阳之间的距离为1.5亿千米,地球的质量为6万亿亿千克,太阳的质量为2000万亿亿千克。
将这些数值代入上面的公式中后,计算出来的结果是多少呢?
此时计算出来的结果是3.5*10^22,这个数值太大,一般数据难以直观明确看出问题,所以我们将其换算为相对的数值。
因此将这个数值除以1亿,并且开方,那么现在计算出来的数值就是5920千米/小时,也就是地球公转的时速。
如果按照牛顿的引力定律进行计算,那么地球的公转速度应该就是5920千米/小时。
那么地球的公转速度是多少呢?
根据地球的半径和公转时间,可以很容易换算出地球的公转速度为每小时约30千米/小时,这个速度是足够快的。
但是在牛顿的引力定律中,他只考虑了太阳对地球的引力,却没有考虑到其他天体对地球的影响,这也就意味着地球的公转速度远远超过了牛顿的计算速度。
科学家们结牛顿的引力定律,计算出太阳系中各星体的公转速度,发现这些天体的公转速度和牛顿计算出来的速度有的相差很大,有的甚至超出一成以上。
这个问题一直困扰着物理学家们。
直到爱因斯坦在20世纪初提出了相对论后,物理学家们这才找到了答案。
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二、太阳系向银心靠近。
在牛顿的引力定律中,他对引力作用的描述是比较模糊的,并没有明确讲引力是如何产生的。
但是在物理学家们的研究中,他们发现引力是由物质产生的,而且只有存在物质的地方,引力才能产生。
那么太阳系中有着大量的星体,因此它们之间会产生相互作用,而引力正是这一作用。
那么作为天体的物质,本身是不具有速度和动能的,所以他们能够进行运动的原因是什么?
科学家们认为这一运动是由引力相互作用导致的。
因为引力会对行星等天体产生作用,所以这一作用就带走了一部分行星的动能,从而形成了行星的公转运动。
这个运动和牛顿的引力定律是相互联系的,那么在相对论的影响下,牛顿的引力定律也应该是存在一些小小变化的。
这种变化就表现为公转速度比牛顿计算出来的速度要大,也就是比较快。
那么作为一名参观者向朱保全问道:“公转速度比牛顿计算出来的速度快,这到底有什么影响?”
朱保全听到这个问题后,微笑着说道:“不加速围绕太阳的话,那么会怎么样?
你们有什么想法?”
这一问题让在场人们沉默了起来,因此朱保全再次开口说:“这个问题可能对太阳没有什么影响,但是太阳系却可能会出现一些问题。
如果太阳系中的天体不进行公转运动,那么在太阳的引力作用下,太阳将产生大量的氢气和氦气,这也就意味着太阳周围有着大量的加速度慢的气体。
这些气体将会聚集在一起,形成巨大的气团,最后由于气团的体积越来越大,最终会形成一颗巨大的气体行星,这就会对太阳系的形成产生一些影响,因此太阳的引力就会对太阳系和其中的天体产生一定的影响。
在太阳下面,我们的地球已经围绕太阳进行公转运动了41圈,而这一公转的距禋也越来越远,趋向于稳定。
但是在宇宙中,有着大量的物质,这些物质会对太阳和行星的公转产生影响,他们形成了一个巨大的天体系统,也就是银河系。
那么银河系和太阳系之间是如何联系的呢?
一名学生向朱保全问道:“太阳系和银河系是如何联系的?
那么银河系和黑洞又是如何联系的?”
朱保全听到这个问题后,微笑着说:“地球围绕太阳转是因为太阳的引力作用,那么太阳所在的位置还会对太阳产生引力,而且这种引力的大小和这个位置的质量成正比。
银河系中央的黑洞质量非常大,而且由于黑洞能够吞噬一切物质,因此黑洞的质量也会随着不断增大。
所以在太阳系和银河系之间,太阳系所在的位置,就会对太阳产生一定的引力,而且这个引力的方向是指向银河系中心的。
所以就会让太阳的位置不断向着银河系中心靠近,这也就是太阳系向着银河系中心靠近的原理。”
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三、掉入黑洞,会发生什么。
在银河系的中心,有着一颗黑洞,这颗黑洞的质量非常大,约为400万个太阳的质量,黑洞所产生的引力无比巨大,能够吞噬一切物质。
那么如果太阳系真的能够接近到黑洞附近,可能会对太阳系内的天体上下进行一些摆动,并且可能会有一颗行星逃脱太阳的引力,最终被黑洞吞噬。
有一些物质将会被黑洞吞噬,而有一部分物质在黑洞和天体上下摆动的过程中将会产生能量,这个能量也会对太阳系的公转产生影响。
在公转运动的过程中,有一部分物质将会不断靠近洞,最终被黑洞吞噬,而有一部分的物质则会被黑洞产生的能量推动,最终逃脱黑洞的引力,在银河系中向着外部散去,这也对太阳系中的天体产生影响。
2024年,太阳系距离银心约2.7万光年,而银河系的直径约有10万光年,也就意味着太阳系还有着差不多接近8万光年就能够到达银心的位置。
也就是说,太阳系已经在以一种更快的速度向着银心靠近,那么如果不考虑其他因素,就算太阳系的速度在保持这个状态,那么太阳系将能在太阳中心的半径内围绕银心转一圈,大约需要2500亿年。
但是这还只是保守估计,在宇宙中,还存在着一些神秘的暗物质和暗能量,关于这些物质和能量到底是什么,现在物理学家们还没有彻底弄清楚,也没有直接观测到,暗物质和暗能量隐藏在宇宙的奥秘中。
因为暗物质和暗能量对于物质和能量的作用和本质,科学家们还没有彻底弄清楚,但是他们通过间接观测和计算,发现暗物质和暗能量在宇宙的运行中起到了十分重要的作用。
根据暗物质和暗能量对太阳系的影响,那么他们可能会增加太阳系到达银心的速度,进而加快太阳系掉入黑洞的速度,那么这也就是说,如果太阳系能够掉入黑洞,那可能会花费的时间还不到2500亿年。
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