人类首张黑洞照片公布:科幻电影和现实中的黑洞有何不同?

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2019年4月10号晚上九点整,一场在全国六个国家和地区同步举行的一场关于黑洞的发布会紧锣密鼓的展开了。这场发布会的黑洞数据由事件视界望远镜组织(EHT)提供,事件视界望远镜并不同于普通的天文望远镜,它是由一个全球范围内各个国家和地区自愿加入的望远镜阵列组成,那么就产生一个问题:为什么要选择世界各地不同的望远镜进行组合呢?这是因为地球上的科学家选择了一个在地球当前位置观测最清晰、最方便、质量较大、盘吸积明显的黑洞进行观测,这个被选中的黑洞正是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞,其质量是太阳的65亿倍,距离地球大约5500万光年。

相信看过了这张人类首张黑洞照片的人,觉得并不如科幻电影中的震撼吧。其实这已经耗费了人类巨大的财力和物力,每台望远镜每天产生的数据有几千TB,这么多的存储信息需要装到硬盘中运送到事件视界望远镜组织中心,将储存的数据分解出来合成黑洞的照片就需要将多个不同的国家和地区的黑洞数据进行合并分析,超级计算机用了整整一年的时间才把这个黑洞成像计算出来,可以说是相当了不起的。

图为人类拍到的首张黑洞照片

为了方便大家理解,我们首先来讲一下什么是黑洞。黑洞是一个密度无限小的奇点,在其引力周围的一切,包括光,都无法逃脱,被其引力吸收。它的表面一圈发亮的部分是吸积盘,吸积盘上有很多被黑洞极大的引力牵拉导致物体光速运动从而摩擦发光,形成一层光亮的表面。这个表面,就叫做事件视界。在电影《星际穿越》中,宇航员库珀驾驶徘徊者号驶入黑洞时就经历过事件视界的场景。

经过事件视界时,由于黑洞吸收的物质运动速度大于等于光速,所以如果人在这个事件视界的边缘,会看到粒子离自己越来越远、而且是无限远的,这就产生了天文学上的红移现象。红移现象并不只有在黑洞边界才有,当光源向远离观测者的方向运动时,红移现象都会发生。举个最常见的例子:我们小时候玩过的激光笔,发出的红光就是红波向远处运动,波长变长、频率降低导致的。同理,太阳落山时发出的红光也可视为一种红移现象。

而对比科幻电影中的黑洞照片,则没有真实的照片这么模糊。比如在电影《星际穿越》中的超大质量黑洞“卡冈图雅”,“卡冈图雅”在电影中被称为温和的黑洞,当时导演诺兰还专门请来了著名的理论物理学家,美国加州理工学院的教授基普·索恩来做专门的理论指导。电影中所呈现的卡冈图雅黑洞是通过计算机模拟生成的效果,它模拟的是近距离的效果。

也就是说,如果你在黑洞的事件视界附近,你说不定也可以看到真实的黑洞的近距离模样像卡冈图雅黑洞一样。而人类拍到的首个真实黑洞照片,只在距离上就与地球相差5500万光年,这么远的距离,黑洞的照片还能拍到这样已经很不容易了。如果有机会,希望未来能看到人类拍到近距离黑洞照片的样子,那一定也会像电影《星际穿越》中的黑洞那样震撼吧!

《星际穿越》电影中的“卡冈图雅”是一个温和的黑洞,这就使其它的外观就足以令观众震撼不已,它巨大的吸积盘在黑洞的周围环绕成一个发光的球面,而这个球面是向里凹陷的,这就意味着你在一个方向只能看到一个圆圈,而不是一个球形。这也在侧面解释了黑洞吸收所有物质的特性。关于黑洞的更多知识,以后我会以科幻电影为例为大家解释,这样理解起来是不是方便多了呢?欢迎大家在评论下方留言,你对人类拍到的第一张黑洞照片有什么见解呢?一起讨论吧!

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