台北科學日

2023臺北科學日

活動內容單

單位：臺師大天文社　　　　　　　　　　　　　　　帶隊教師：吳亞霖

在2019年第一張黑洞的照片問世後，事件視界望遠鏡的團隊（EHT）2022 年 5 月再度公布第二張照片，人馬座 A 星（Sagittarius A*, Sgr A*）的黑洞，終於揭開銀河系中心超大質量黑洞的面紗。

我們希望能在這次的活動中讓大家更了解黑洞，包含黑洞的尺寸、黑洞模型等。我們也會透過一些簡單的實驗，讓大家可以更了解黑洞外觀的形成原因，透過離心力與旋轉時的角動量，使原始黑洞物質慢慢形成一個扁型的橢圓吸積盤面。

活動海報如下頁：

活動海報如下：

實驗(一)角動量

在塌陷的過程中，黑洞物質慢慢向中心聚集，黑洞為維持自身的角動量，旋轉速度上升，並由於離心力的關係，形成一個扁型的橢圓吸積盤面。

運用原理：兩個質量相同的陀螺，透過改變螺帽的位置，改變其轉動慣量，感受其轉動難度以及轉速。

操作步驟：事先準備好兩顆兩個重量相同但質量分配不同的陀螺，一個的質量分布較為靠近外側，另一個較為靠近中心，以改變其轉動慣量。讓參與者在旋轉這兩個陀螺時，能更直接地感受到物體旋轉速度與轉動慣量之間的關係。

實驗(二)離心力

原本呈現不規則成團的物質會因為旋轉時離心力的作用，開始向遠離初始黑洞中心的方向移動，使這團物質逐漸變扁攤開，形成黑洞的吸積盤。

運用原理：在物體旋轉時因為慣性的作用，物體會傾向於向切線方向移動，此向切線方向移動的力在遠離旋轉中心方向上的分力即為離心力。

操作步驟：在這個實驗中，透過旋轉掛著珠子的橡皮筋，當扇葉旋轉時，珠子會向向遠離扇葉的方向移動並拉長橡皮筋，我們希望能使參與者觀察到扇葉旋轉時，物質向外移動的過程，也就是珠子會向遠離扇葉的方向移動並拉長橡皮筋。

注意不要讓小朋友把示範用的陀螺拿走，或讓他們拿起來攻擊旁邊的人，或是毀壞它。