人类史上首张黑洞照片发布!

2019-04-11 09:17 稿源:量子位公众号  0条评论

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刚刚,天文学家公布了人类史上首张黑洞照片。这颗黑洞就是M87 星系中心的超大质量黑洞,它的质量是太阳的 65 亿倍,距离地球 5500 万光年。

上面就是由事件视界望远镜(EHT)拍摄的黑洞照片。

黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种质量极大的天体,它的引力极强,强到连光线都被吸引无法逃逸。

是一个接近圆形的环状结构,黑洞阴影亮的地方和中心黑洞对比度超过 10 倍,说明这个黑洞是真实的。

今天之前,人类已经找到了黑洞存在的诸多证据, 3 年前我们还听到了来自黑洞合并发出的“声音”,但黑洞究竟长啥样却只能靠猜想。

科学家们早已用理论推测了黑洞的样子,其中最为大众所熟知的是《星际穿越》里的“卡冈图雅”。电影导演克里斯托弗·诺兰请来了知名天体物理学家基普·索恩,花费一年多的时间,根据广义相对论用计算机模拟为我们呈现了这样一幅景象。

如何理解黑洞照片

既然黑洞不能发出光线,也会吸进射入它的光线,人类又是如何看见黑洞的?

黑洞虽然是光的“坟墓”,但只有一定范围内光线才无法逃出。这个范围就是EHT名称的来源“事件视界”(Event Horizon),“事件视界”之外的光线会被弯曲,但是有几率逃出黑洞引力的“魔爪”。

另外黑洞强大的引力会让任何靠近它的物质落入其中,形成像排水孔周围一样的漩涡,称为吸积盘。在这个过程中,气体因引力势能得到释放被加热到几百万度,发出强烈的光。

在黑洞前方的吸积盘是“卡冈图雅”的“腰带”,后方的吸积盘发出的光线在黑洞引力下扭曲变形,绕过半圈仍然可以被我们看见,形成了黑洞上下方的光环,于是就有了“卡冈图雅”那样特殊的图像。

细心的你也许会注意到,黑洞吸积盘上下两侧亮度不一样,这是由于吸积盘中的气体高速旋转,根据多普勒效应,发光气体就像手电筒一样,几乎只会照亮运动方向的前方,转向你的一侧会较亮,而转离你的一侧会较暗。

另外,黑洞的引力让后方恒星发出的光线“折射”,就像一个挡在恒星和地球之间的透镜,科学家们把它叫做“引力透镜”。黑洞周围扭曲的星空也为我们提供了黑洞存在的证据。

今晚的照片显然不能和《星际穿越》中壮观的效果相比拟。但是,请不要吐槽照片效果太差,为了“冲洗”这张照片,科学家们花费了 2 年时间,而为了拍摄这张照片,他们把望远镜建到世界各地,甚至是寒冷的南极洲。

Veritasium于 4 月 9 日在YouTube上发布了一段视频,标题是:How to Understand the Image of a Black Hole。

这段总时长 9 分钟的视频,非常形象的解释了,为什么黑洞的照片会是一个特定的样子,通俗易懂,在YouTube上已有上百万的浏览。

在量子位公众号(ID:QbitAI)对话界面,回复:“黑洞”两个字,即可看到这段讲解,推荐观看。

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