黑洞照片怎么拍的?

2021-04-06 12:57人已围观

黑洞的“照片”其实是事件视界望远镜拍摄的黑洞阴影。黑洞引力很强,在一定范围内连光都逃不出去。光无法逃逸的临界范围称为黑洞半径或“可视界面”。视觉界面外的物质围绕黑洞旋转,形成明亮的吸积盘。中间没有光的黑洞在明亮的吸积盘上形成一个“影子”。

黑洞是宇宙中引力最强的单个天体,连光都逃不出它的视界边缘。原则上,没有任何物质可以从黑洞的视界边缘(史瓦西半径边缘)逃脱黑洞的引力束缚。虽然霍金辐射认为某些对粒子可以从黑洞边缘逃逸,但其辐射质量可以忽略不计,所以如果只看黑洞本身,它不会发光,也不会发出任何电磁辐射。

那么为什么事件视界望远镜(由八个射电望远镜阵列组成的与地球视面积一样大的虚拟望远镜)可以再次拍摄黑洞呢?其实这是因为黑洞在宇宙中并不是单独存在的。恒星、行星等天体由于其强大的引力场,通常聚集在黑洞周围,特别是一些超大质量黑洞周围,比如我们银河系中心的黑洞人马座a*附近。至少有数百颗恒星围绕着它运行,这样我们就可以根据这些恒星的运动来判断这个黑洞的存在并找到它的位置。

恒星也是巨大的天体。当这些天体靠近黑洞时,一些物质往往会被黑洞吞噬。在被黑洞吞噬之前,这些物质会围绕黑洞高速旋转,在黑洞周围形成吸积盘。吸积盘物质主要集中在黑洞的赤道区域,看起来会很亮,是宇宙中最亮的东西。而且由于黑洞的引力压缩,吸积盘上的一部分粒子物质会转移到极区喷出,形成强烈的X射线。通过它暴露的信息,我们可以通过它的光线来判断黑洞的形状。

事件视界望远镜也可以拍摄黑洞的这些部分,也就是视界边缘以外的部分。因为这部分也有它的结构,而且不同区域的光度不同,就能看到黑洞的大致轮廓。如果再对数据进行处理,比如说趋于接近黑洞的视界边缘,就会显示出附近电磁波的强度,从而可以获得更逼真的黑洞图像。

虽然我们今天看到了历史上第一个真实的黑洞图像,但是我们看到的仍然是远离黑洞的内心世界,黑洞视界的边缘并不是黑洞本身。科学家认为黑洞内部存在一个奇点,这是黑洞物质的主要集中点,但因为它隐藏在黑洞中心深处,我们可能永远看不到它。

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