摘要:那是一幅无比震撼的画面,在漆黑的宇宙空间背景下,一个复杂的光环绕着一个看不见的中心旋转,这个光环是由黑洞吸引周围的星际物质形成的,称为吸积盘。吸积盘围着的那个黑漆漆的区域,就是令人毛骨悚然的黑洞。
自从科学家根据爱因斯坦的广义相对论提出黑洞理论,人们对这一连光线都无法从中逃出的黑洞充满了好奇,都想知道这个怪异的天体究竟是个什么模样。
为此,在各种科幻绘画和影视作品中,画家及编导们都试图为大家呈现黑洞的直观图像。然而,科学研究表明,想描述黑洞的真实面目并不是件容易的事。
上映于2014年的美国科幻电影《星际穿越》,在科学家和导演的共同努力下,借助大型计算机,模拟出了具有吸积盘的黑洞的图像,并通过银幕将其展现在观众面前。
那是一幅无比震撼的画面,在漆黑的宇宙空间背景下,一个复杂的光环绕着一个看不见的中心旋转,这个光环是由黑洞吸引周围的星际物质形成的,称为吸积盘。吸积盘围着的那个黑漆漆的区域,就是令人毛骨悚然的黑洞。
有人将电影中模拟的黑洞样子简化成下面这个动态图像,形状像两个光环奇怪地叠加在一起旋转,其实这是同一个吸积盘被空间严重弯曲后形成的视觉形象。
按照爱因斯坦的广义相对论,大质量的物体将导致其周围的空间弯曲,以至本来在空间沿直线传播的光线,也随同空间一起被弯曲,这一现象早已被科学观察所证实。比如下图中恒星从A点发出的光线,经过太阳边缘时被空间弯曲后到达地球,使本来在地球上不能直接看到的A点光线,却能进入地球观察者的眼中。由于眼睛是按照光的直线传播原理成像,所以观察者感觉光线是从B点发出的。
大型黑洞的质量巨大,当观察者正对吸积盘看黑洞时,由于空间被巨烈弯曲,本应被黑洞挡住看不见的吸积盘的后面部分,分别被空间向上和向下弯曲九十度,形成一个神奇怪异的黑洞整体图像。
人类真正看到的第一张黑洞照片,是“事件视界望远镜”(EHT)合作组织,在2019年发布的室女座M87星系中心的黑洞照片。
这个M87黑洞距地球有5500万光年,质量约为太阳的65亿倍,照片中像个面包圈的光环就是黑洞的吸积盘。由于距离太远和拍摄角度问题,M87黑洞的照片看起来与《星际穿越》中模拟的图像不太一样。最近,事件视界合作组织又发布了该黑洞的最新照片,显示出更多的细节,表明该黑洞的磁场方向相对以前发生了翻转。
需要说明的是,黑洞周围可吸引的空间物质或有或无,所以不是所有黑洞都有吸积盘。另外不同的黑洞有大小之别,距离地球也有远近之分,所以在不同的时空,看到的黑洞样子也不尽相同。
来源:蓝蓝爱科学