2019年4月10日21時(shí)，人類首張黑洞照片面世，讓我們了解到了黑洞是什么樣的存在。近日，美國國家航空航天局(NASA)為“黑洞周”活動(dòng)特意制作了新的黑洞超高分辨率的圖片，“美哭了”的圖片背后，是人類對未來科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的無限期許。黑洞是什么?

NASA繪制黑洞圖像

NASA繪制黑洞圖像

NASA繪制黑洞圖像高清動(dòng)圖揭秘黑洞背后的故事，人類歷史上第一幅黑洞照片的誕生，是科學(xué)史上的一次壯舉，但是實(shí)現(xiàn)難度極大，最后得到的圖像分辨率相對較低?？茖W(xué)和技術(shù)是不斷進(jìn)步的，科學(xué)家預(yù)計(jì)，未來我們可能看到黑洞的直接圖像質(zhì)量，會(huì)隨著時(shí)間的推移而顯著改善。

超大質(zhì)量黑洞位于大多數(shù)大型星系的中心，關(guān)于這些黑洞如何到達(dá)星系中心的問題，目前在宇宙學(xué)上還是一個(gè)謎。而究竟是現(xiàn)有黑洞，還是先有星系，是宇宙學(xué)中的一大問題。我們所知道的是，黑洞確實(shí)很大，相當(dāng)于太陽質(zhì)量的數(shù)百萬倍到數(shù)十億倍。如此大的質(zhì)量讓，它們可以控制恒星的形成。

實(shí)際上，黑洞的第一個(gè)模擬圖像是用上世紀(jì)60年代的IBM 7040打孔計(jì)算機(jī)計(jì)算出來的，法國天體物理學(xué)家讓·皮埃爾·魯米內(nèi)特(Jean-Pierre Luminet)于1978年手工繪制，看起來和NASA的模擬圖像很像。

黑洞是什么?

黑洞是現(xiàn)代廣義相對論中，宇宙空間內(nèi)存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。“黑洞是時(shí)空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。

1916年，德國天文學(xué)家卡爾·史瓦西通過計(jì)算得到了愛因斯坦引力場方程的一個(gè)真空解，這個(gè)解表明，如果將大量物質(zhì)集中于空間一點(diǎn)，其周圍會(huì)產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即在質(zhì)點(diǎn)周圍存在一個(gè)界面——“視界”一旦進(jìn)入這個(gè)界面，即使光也無法逃脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學(xué)家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質(zhì)量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可借由間接觀測恒星或星際云氣團(tuán)繞行軌跡取得位置以及質(zhì)量。

北京時(shí)間2019年4月10日21時(shí)，人類首張黑洞照片面世，該黑洞位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個(gè)陰影，周圍環(huán)繞一個(gè)新月狀光環(huán)。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。

黑洞的樣子

根據(jù)照片顯示，最中間黑色的部分，不是黑洞，而只是黑洞的影子(Blackhole Shadow)，約為視界(Event Horizon)的兩倍。

它外邊的一圈細(xì)細(xì)的光線被稱為光子圈(Photon Ring)，是吸積盤影像多次扭曲后形成的一個(gè)“光圈”，其中的光線往往會(huì)被黑洞扭曲兩次、三次甚至更多次，才會(huì)被外界看到，而且因?yàn)樘拷诙炊兊酶蹈酢?/p>

整個(gè)外圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)的，就是巨大的吸積盤(Accretion Disk)，熱熱的、薄薄的一層，由各種高速旋轉(zhuǎn)、緩慢墜向黑洞的物質(zhì)、氣體組成，因?yàn)閺?qiáng)烈的碰撞、輻射而變得極為明亮。