
2019年到了,我們都但愿天文學上能有一個輝煌的時刻。多年來,事務視界千里鏡一向致力于為我們帶來第一張黑洞的千里鏡照片。
事實上,固然黑洞一向風行于公家的想象中,但我們卻從未真正看見過黑洞。原因很是簡單。
你看,黑洞現實上是看不見的。它們的引力如斯之年夜,以至于一旦跨越某個臨界點就再也逃不失落。此中包羅了電磁輻射——如x射線、紅外線、光和無線電波——等我們用來探測物體的東西。
這個臨界點叫做視界,這是一個你永遠都不想置身于此中的恐怖之處,同時也是對黑洞可視化的一個關頭節點。
固然我們可能無法看到黑洞本洞,但它的視界有可能被拍攝了下來;多虧了事務視界千里鏡(EHT),我們頓時就能看到黑洞本尊了。該千里鏡隨時城市發布通知布告。
但在EHT之前,有位名為Jean-Pierre Luminet的天體物理學家,早在1978年,就已經給我們供給了黑洞視界的第一幅圖像。
當然,這不是一張真實的照片,他操縱本身數學上的專業常識和相關手藝,利用一臺60年月的IBM 7040穿孔計較機,初次模擬了黑洞的樣子。
Luminet詮釋道:“在那時,這是一個很是出格的課題,那時年夜大都天文學家都不相信黑洞的存在。我想要摸索黑洞這一獨特的物理現象,并但愿能提出一個能幫忙我們獲得黑洞存在的間接性證據簡直切的機制。當然,為了追求雙關語,我的名字是‘Luminet’,我很是喜好這個完全不亮的恒星能發生可不雅測現象的設法。”
操縱計較機所返回的數據,Luminet費盡心血地用鋼筆和印度墨水在底片上手工繪制,仿佛一臺人類打印機。
第一張圖片就是他的作品,揭示了若是我們離黑洞足夠近時能看到的落入黑洞的扁平物質的樣子。它看起來并不服坦,因為黑洞的壯大引力會使四周的光發生彎曲。
Luminet在他的一篇論文中詮釋道:“現實上,黑洞四周的光線被引力場彎曲的如斯之年夜,以至于圓盤的從頭至尾部都被‘表露’了出來。光線的彎曲也發生了第二幅圖像,讓我們能站在黑洞的這一側從不雅察者的角度,看到吸積盤的另一端。”
Luminet是第一個,但他并不是獨一一個被黑洞的神秘所吸引的人。從那時起,其他人就試圖將黑洞可視化,甚至把他們的得出的可視化圖像搬上銀幕。

《星際穿越》中的黑洞。
2014年Christopher Nolan的片子《星際穿越》因其對黑洞“科學精確”的描述而廣受好評。該片在很年夜的水平上基于Luminet幾十年前的研究當作果,并與加州理工學院的理論物理學家Kip Thorne配合合作。
最終,該片子選擇了一個簡化的版本,使不雅眾們能看到一個更標致的黑洞。
這確實是令人印象深刻,但這并不是真正意義上的黑洞。
引力場發生的本家兒圖和副圖是準確的,但和Luminet創作的圖像分歧的是,片子中的吸積盤的亮度是平均的。

Thorne和他的同事操縱CG手藝對黑洞進行了模擬。
Luminet寫到:“恰是這種光度上強烈且較著的不合錯誤稱性,即是黑洞的本家兒要特征。黑洞是獨一可以或許使吸積盤的內部區域具有接近光速的扭轉速度并發生很是強的多普勒效應的天體。”
你可能會發現,所有這些版本的黑洞看起來和別的一種類型的黑洞圖像很是分歧,此中最聞名的是2016年LIGO(引力波天文臺)所發現的。
法國國度科學研究中間和國際天文學結合會的天體物理學家Alain Riazuelo在2016年初次模擬了如許的黑洞。
這個黑洞與其它的看起來分歧的原因是,這幅圖像揭示了一個靜止的黑洞——一個沒有吸積盤的黑洞。
除去塵埃和氣體所構成的籠蓋層,黑洞的引力會扭曲它后面的空間,若是我們離這種黑洞足夠近,我們就會被其軌道上的引力捕捉,這就是為什么它看起來像是要穿過恒星場。
在兩個黑洞同時存在的環境下,就像LIGO視頻所示,每個黑洞后面城市呈現另一個黑洞的噴鼻蕉型次級圖像。
EHT一向存眷人馬座A*,我們銀河系中間的超年夜質量黑洞。
我們不知道我們將會看到什么,也許可能只會返回幾個恍惚的像素。(若是是如許,將會有更多的千里鏡插手這個項目,科學家將會不竭測驗考試。)
在不雅察中發現,黑洞中有一個吸積盤,我們認為其與Luminet的作品很是相似。
除此之外,這項合作能幫忙我們更多地領會輻射的極化感化、磁場的布局和黑洞的相對論噴流。他們已經找到了黑洞四周空間布局的線索。
但EHT最令人沖動人心的部門是什么呢?我們完全附和Luminet的不雅點。
“吸積盤的照片!”他如許說。我們已經火燒眉毛了!
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