科學也可以如此靠近

不比不知道!星際穿越的黑洞和真實黑洞差別還這麼大

4月
12
2019

2019年4月12日00時 今日科學 指尖科技說

指尖科技說

人類拍攝到的第一張黑洞照片近日終於亮相了,這是人類認識世界理論的一次重大勝利。

表明人類通過理論物理認識太陽系,還可以沿著理論物理的路繼續認識宇宙。

真實的黑洞照片還可以幫助我們檢驗,我們之前對黑洞的了解到底對不對。

在黑洞照片出現之前,物理學界普遍認可的黑洞模型,來源與影視劇《星際穿越》。

得益於《星際穿越》的播出,劇中一個黑洞的典型形象「卡岡圖雅」已被很多人所認知。

卡岡圖雅和本次拍攝到的M87星系黑洞,同樣是超大質量黑洞,所以可比性很高。

指尖科技說通過對比卡岡圖雅和M87黑洞,發現人類理論推理和現實的黑洞差別竟如此大。

我們可先根據卡岡圖雅了解下黑洞的結構。

奇點就是黑洞的中心點;

施瓦西半徑,就是黑洞中間黑色圓圈部分的半徑;

事件視界,就是施瓦西半徑的一圈,也就是肉眼可見光線無法逃逸,所以呈現黑色的球狀空間;

吸積盤,則是事件視界的外層,充滿高速高溫物質,所以異常明亮;而且這些物質都分布在一個平面上,所以稱為「吸積盤」。

我們根據卡岡圖雅和M87黑洞對比圖,看看理論黑洞和實際黑洞的區別:

1.卡岡圖雅中間有一個非常明顯的條橫,而M87黑洞沒有。

按照觀察卡岡圖雅的角度,我們大概可以推測,橫條其實就是一個吸積盤,也就是說,卡岡圖雅有兩個垂直的吸積盤平面。

但M87黑洞只有一個吸積盤平面。

一般認為,吸積盤平面,是由黑洞自轉形成的。

就好比我們太陽系,由於太陽的自轉,行星在最穩定的狀態下,應該處於太陽自轉方向的平面上。

黑洞應該也是一樣,比如銀河系,銀心黑洞的自轉,所有圍繞銀河系的星體都大致排列在銀心黑洞自轉平面上。

銀河系

這樣的平面應該只有一個,吸積盤也處在這個平面上。

那卡岡圖雅為什麼會有兩個吸積盤平面呢?

小編找了《星際穿越》相關的資料,都沒有找到相應的解釋。

但有另外一個可能,卡岡圖雅可能處在黑洞特殊時期,甚至有可能是兩個黑洞合併的時期。

如果兩個黑洞合併,就不排除出現兩個吸積盤的可能。

2.卡岡圖雅和M87黑洞吸積盤亮度差別很大。

如果卡岡圖雅,有兩個吸積盤,我們就以上下方組成的吸積盤為例。

卡岡圖雅的吸積盤亮度非常高,而且整個吸積盤亮度比較一致,但M87黑洞的吸積盤上半部分比較暗淡。

卡岡圖雅也叫加間塞亞

有物理學家表示,M87之所以上方比較暗淡,是因為地球看向M87黑洞的角度,剛好是在吸積盤正上方。

但又並非完全是正上方,而是有一點角度。

角度導致了M87的吸積盤下半部靠近地球,而上半部遠離地球。

光線沿著吸積盤的方向旋轉,所以遠離我們的上半部分,光線更多沿著我們看黑洞的方向走,所以我們看起來會比較模糊;

相反,下半部分光線向我們的方向來,所以我們看到到會更亮。

但卡岡圖雅也有人認為卡岡圖雅吸積盤之所以到處都很亮,可能是因為《星際穿越》的鏡頭距離卡岡圖雅比較近;而M87在我們5500萬光年外。

3.卡岡圖雅在事件視界邊緣有一條非常高亮的光線;而M87卻沒有。

《星際穿越》也沒有對這個部分進行解釋,但有人認為這可能是為了影視效果而做的光線。

目前M87黑洞的照片其實還不夠清晰,即使真的有這條線,也可能看不清。

這條高亮的線到底是否應該存在,只能等待未來更進一步的研究了。

4.卡岡圖雅事件視界的邊緣非常清晰;而M87黑洞事件視界邊緣到黑洞之間有緩慢過度。

其實除了卡岡圖雅,之前還有很多黑洞的模擬圖,都把黑洞描述為一個邊緣非常清晰的圓形。

但M87黑洞卻不是,似乎事件視界更像是一個過度地帶,裡面也有一些比較淡的光線向外發出。

5.卡岡圖雅沒有噴流;M87黑洞也看不到明顯的噴流。

噴流是霍金根據黑洞理論推理出來的。

2019年3月份,就有報導在銀河系中心黑洞附近,發現向南北兩個方向延伸的「銀心煙囪」。

這兩個「銀心煙囪」被科學家認為很有可能就是黑洞的南北極「噴流」。

噴流被認為是黑洞向外釋放粒子的地方。

但卡岡圖雅沒有噴流,M87也暫時看不到明顯的噴流,噴流的存在可能需要進一步驗證。

理論和現實黑洞的區別,是檢驗人類的理論的最重要的標準。

未來人類的對黑洞的認識,也會在不斷推論和檢驗中加深,所以理論和現實黑洞的區別很重要。

指尖科技說小編暫時只找到上述這些區別,有興趣的讀者,可以進一步思考有沒有其他區別。

也正好就是這些區別,告訴我們,認識黑洞,我們還有很長一段路要走。


延伸閱讀

彩色大熊貓被發現,人類世界爆紅,卻曾慘遭母親拋棄

【教育】礦物的顏色

系外來客? 天文學家發現小行星「路過」太陽系

探秘亞馬遜沸水河 水溫可達100攝氏度

霍金預言:上帝粒子在未來200年內會直接毀滅地球


熱門內容

友善連結