arcsin1(arcsin0等于π吗)

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根据2020年3月2日发表在《自然天文学》上的一篇文章，一组天文学家观察到黑洞的喷流正以超过光速的速度远离黑洞。发生了什么事？

爱因斯坦错了？

该黑洞名为MAXI J1820+070，是一个黑洞X射线双星系统，由一颗恒星和一个黑洞组成。黑洞会不断吸收恒星的物质，直到恒星死亡。

并不是所有被黑洞吸收的物质都进入黑洞，但其中一部分会变成喷流，以接近光速的速度从黑洞中喷出。科学家可以用射电望远镜进行观察。

根据部署在南非的猫鼬射电望远镜观测到的数据，MAXI J1820+070喷流的最大距离是目前观测到的系统中最长的，喷流速度似乎超过了光速。但是，这并不意味着爱因斯坦的相对论是错误的，而是一种叫做超光速运动的现象。

视超光速运动

超光速运动是科学家马丁·里斯在1966年预测的一种效应，其内容发表在《自然》杂志211期468页。它的本意很可能是人们会因为恒星运动的角度而几何低估运动时间，高估运动速度的现象。这将在文章的下一部分详细解释。

早在1969年，科学家就观测到了来自类星体3C273的超光速喷流源。

1977年，科学家用极长基线射电干涉仪对其进行了观测，发现从1977年7月到1980年7月，类星体3C273正在以9.6倍光速膨胀(最后附图)。1980年，科学家发现了超过五个移动速度超过光速的类星体。随后，这些类星体的超光速行为被确定为“视超光速运动”。

奇妙的几何

其实表观超光速运动并没有那么奇妙，只是一个简单的几何问题。在这一节中，我将带你详细了解视超光速运动的原理。注意这一段全是公式。如果眼花缭乱，可以只看粗体字。本段部分数据来自中国学者陈2009年12月发表的论文《类星体喷流中的表观超高速运动研究》。

借用天体物理学中径向过程的图表。如图，一个物体从A点运动到B点，Oberver是观察者的位置，θ是物体运动方向与观察者视线的夹角，设其运动速度为V，A到B的时间间隔为T，则AB=vt，记住B点和C点到观察者的距离为l，显然，根据三角函数的公式，这个运动的距离相对于观察者的投影为BC=vtsinθ，AC=vtcosθ。

设A点的物体(注意时间，可以理解为几个点)为t A，B点的物体为t B，那么观察者接收到A点物体发出的光的时刻为ta’=ta+(L+vtcosθ)/c，观察者接收到B点物体发出的光的时刻为tb’=tb+L/c。

众所周知，如果要计算两个时刻之间的时间，只需要用早时刻减去晚时刻，也就是对于观察者来说，一个物体视觉上从A移动到B的时间间隔，t ‘ = TB ‘-TA ‘ = t b+ L/C-TA-(L+VT cosθ)/C = t B- TA-(VT cosθ)/C .你也可以知道物体的真实时间间隔t = t B-TA-(VT cosθ)/C，代入上式t’ = TB-ta-(VTCOS θ)/c = t-(VTCOS

由于光速和cos函数范围的限制，下面的VCOθ/c始终大于0小于1。因此可以看出，目视时间间隔T ‘总是小于真实时间T，所以在观测者看来，天体的投影速度是VS = BC/T ‘ = VTS inθ/[T(1-VCOSθ/c)]= VSINθ/(1-VCOSθ/c)。

此时，sinθ是洛伦兹因子γ的倒数，γ = 1/[√ (1-C 2/V 2)]。通过求导，可以得到当Vs达到最大值时，θ=arcsin(1/γ)。此时得到最大速度vs max = v/[√ (1-c 2/v 2)] = γ v。所以，只要速度V足够大，方向合适，表观速度超过光速是必然的。具体来说，当表观速度超过光速时，洛伦兹因子γ至少为c/v，速度v≥√2c/2。如果速度太低，γ无限接近1，那么视觉速度和真实速度没有太大差别。

那些“超光速”的星星

下图是3C273在10.65GHz射电观测到的第一个3年变化图。该系统是一个类星体系统，有两个射电源，因此可以看到两个明亮的光源向外扩展。

目前观测到的视超光速射电源中，最大视速为10倍甚至20倍光速，其喷流的洛伦兹因子为5-10。

目前，超光速不再是遥远视界类星体的专属。1994年，科学家还在银河系中发现了一个名为GRS 1915+105的X射线源，其发出的物质喷流速度达到了光速的1.25倍。据推测，也应该是由一个大质量黑洞和一颗恒星组成的黑洞X射线双星系统。它也称为微类星体，因为它具有类星体一样的快速光变和高速喷流。

“超光速”的梦想一次次被现实打破。不知道未来人类能否打破相对论的束缚，脱离光速的限制。你怎么想呢?

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