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人類首張黑洞照片公布:科幻電影和現實中的黑洞有何不同?

4月
10
2019

2019年4月10日22時 今日科學 力魔說娛樂

力魔說娛樂

2019年4月10號晚上九點整,一場在全國六個國家和地區同步舉行的一場關於黑洞的發布會緊鑼密鼓的展開了。這場發布會的黑洞數據由事件視界望遠鏡組織(EHT)提供,事件視界望遠鏡並不同於普通的天文望遠鏡,它是由一個全球範圍內各個國家和地區自願加入的望遠鏡陣列組成,那麼就產生一個問題:為什麼要選擇世界各地不同的望遠鏡進行組合呢?這是因為地球上的科學家選擇了一個在地球當前位置觀測最清晰、最方便、質量較大、盤吸積明顯的黑洞進行觀測,這個被選中的黑洞正是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質量黑洞,其質量是太陽的65億倍,距離地球大約5500萬光年。

相信看過了這張人類首張黑洞照片的人,覺得並不如科幻電影中的震撼吧。其實這已經耗費了人類巨大的財力和物力,每台望遠鏡每天產生的數據有幾千TB,這麼多的存儲信息需要裝到硬碟中運送到事件視界望遠鏡組織中心,將儲存的數據分解出來合成黑洞的照片就需要將多個不同的國家和地區的黑洞數據進行合併分析,超級計算機用了整整一年的時間才把這個黑洞成像計算出來,可以說是相當了不起的。

為了方便大家理解,我們首先來講一下什麼是黑洞。黑洞是一個密度無限小的奇點,在其引力周圍的一切,包括光,都無法逃脫,被其引力吸收。它的表面一圈發亮的部分是吸積盤,吸積盤上有很多被黑洞極大的引力牽拉導致物體光速運動從而摩擦發光,形成一層光亮的表面。這個表面,就叫做事件視界。在電影《星際穿越》中,太空人庫珀駕駛徘徊者號駛入黑洞時就經歷過事件視界的場景。

經過事件視界時,由於黑洞吸收的物質運動速度大於等於光速,所以如果人在這個事件視界的邊緣,會看到粒子離自己越來越遠、而且是無限遠的,這就產生了天文學上的紅移現象。紅移現象並不只有在黑洞邊界才有,當光源向遠離觀測者的方向運動時,紅移現象都會發生。舉個最常見的例子:我們小時候玩過的雷射筆,發出的紅光就是紅波向遠處運動,波長變長、頻率降低導致的。同理,太陽落山時發出的紅光也可視為一種紅移現象。

而對比科幻電影中的黑洞照片,則沒有真實的照片這麼模糊。比如在電影《星際穿越》中的超大質量黑洞「卡岡圖雅」,「卡岡圖雅」在電影中被稱為溫和的黑洞,當時導演諾蘭還專門請來了著名的理論物理學家,美國加州理工學院的教授基普·索恩來做專門的理論指導。電影中所呈現的卡岡圖雅黑洞是通過計算機模擬生成的效果,它模擬的是近距離的效果。

也就是說,如果你在黑洞的事件視界附近,你說不定也可以看到真實的黑洞的近距離模樣像卡岡圖雅黑洞一樣。而人類拍到的首個真實黑洞照片,只在距離上就與地球相差5500萬光年,這麼遠的距離,黑洞的照片還能拍到這樣已經很不容易了。如果有機會,希望未來能看到人類拍到近距離黑洞照片的樣子,那一定也會像電影《星際穿越》中的黑洞那樣震撼吧!

《星際穿越》電影中的「卡岡圖雅」是一個溫和的黑洞,這就使其它的外觀就足以令觀眾震撼不已,它巨大的吸積盤在黑洞的周圍環繞成一個發光的球面,而這個球面是向里凹陷的,這就意味著你在一個方向只能看到一個圓圈,而不是一個球形。這也在側面解釋了黑洞吸收所有物質的特性。關於黑洞的更多知識,以後我會以科幻電影為例為大家解釋,這樣理解起來是不是方便多了呢?歡迎大家在評論下方留言,你對人類拍到的第一張黑洞照片有什麼見解呢?一起討論吧!


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