原標(biāo)題：NASA繪制黑洞圖像 網(wǎng)友：究竟是先有黑洞，還是先有星系？

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。科學(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。

本周，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。

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。而究竟是先有黑洞，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。

在兩個(gè)模擬中，圖像中間都有一個(gè)黑圈。即事件視界，在該點(diǎn)電磁輻射（光，無線電波，X射線等）無法從黑洞的引力中獲得逃逸速度。

整個(gè)黑洞的中間是圓盤狀材料的前部，它圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)，就像水進(jìn)入排水管一樣。由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的劇烈摩擦生成大量輻射，可以用望遠(yuǎn)鏡觀測到。這正是M87黑洞圖片中看到的那部分。從模擬圖像上還可以看到事件視界周圍的完美光環(huán)。黑洞周圍有大片光線。這實(shí)際上是從吸積盤黑洞后面的部分發(fā)出的；由于黑洞的引力太強(qiáng)，導(dǎo)致即使在事件視界之外，也能使時(shí)空扭曲，并彎曲黑洞周圍的光路，導(dǎo)致這部分光線也能被觀測到。

從這張圖上看，吸積盤的一側(cè)比另一側(cè)更亮，這是由于旋轉(zhuǎn)引起的。朝我們移動(dòng)的部分更亮，因?yàn)樗覀円越咏馑?，?huì)使光的波長發(fā)生頻率變化。這就是“多普勒效應(yīng)”。反之，遠(yuǎn)離我們的那一側(cè)顯得比較暗淡。

NASA驚艷模擬圖像有助于了解圍繞超大質(zhì)量黑洞內(nèi)部的極端物理現(xiàn)象，有了這些超高分辨率的圖片，再看M87的“實(shí)拍圖”，是不是感覺懂得更多了？Luminet去年在一篇論文中寫道：“這種明顯的光度不對稱性是黑洞的主要特征，黑洞是唯一能夠使吸積盤內(nèi)部區(qū)域的旋轉(zhuǎn)速度接近光速的天體，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的多普勒效應(yīng)?！?/p>

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延伸閱讀

黑洞

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?！昂诙词菚r(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。

來源 ：北晚新視覺網(wǎng)綜合  上海熱線 @界面新聞 百度百科