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[导读]还记得不久前轰动一时的新闻吗?2019年4月10日,人类史上首张黑洞照片发布,大家争相传阅。这颗被拍摄到的黑洞为M87星系中心的超大质量黑洞,它的质量是太阳的65亿倍,距离地球5500万光年。 据报道,这一重大科学成果

还记得不久前轰动一时的新闻吗?2019年4月10日,人类史上首张黑洞照片发布,大家争相传阅。

这颗被拍摄到的黑洞为M87星系中心的超大质量黑洞,它的质量是太阳的65亿倍,距离地球5500万光年。

 

据报道,这一重大科学成果由全球多国科研人员历经数年合作完成,光“冲洗”就花了两年的时间。并且这张黑洞照片对于全人类来说意义非凡,它不仅将为广义相对论提供新信息,也有助于了解黑洞喷流的形成过程。

虽然我们都惊叹于科学史上的这一壮举,但同时也略感遗憾:由于分辨率相对较低,图片模糊不清,我们只能看到一个大致的轮廓,却无法看清它的真面目。

为此,9月26日NASA发布了一张由计算机模拟的高分辨率新黑洞可视化图片。它清晰的描述了环绕黑洞的物质所发出的光会被黑洞自身质量产生的重力弯曲,于黑洞周围形成光环。

我们都知道,黑洞是空间密度无限大、时空曲率无限高的天体,连光都无法从其事件视界逃脱,但非专业人士很少能清晰了解围绕超大质量黑洞内部的极端物理现象,NSA的惊艳模拟图像则为我们提供了这一契机。

这是一个由黑洞本体、光线、吸积盘等组成的系统,各个部分详细解释如下:

 

(图片来源:NASA)

最中间黑色的部分,不是黑洞,而只是黑洞的影子(Blackhole Shadow),约为视界(Event Horizon)的两倍。

它外边的一圈细细的光线被称为光子圈(Photon Ring),是吸积盘影像多次扭曲后形成的一个“光圈”,其中的光线往往会被黑洞扭曲两次、三次甚至更多次,才会被外界看到,而且因为太靠近黑洞而变得更暗更弱。

整个外围绕着黑洞旋转的,就是巨大的吸积盘(Accretion Disk),热热的、薄薄的一层,由各种高速旋转、缓慢坠向黑洞的物质、气体组成,因为强烈的碰撞、辐射而变得极为明亮。

吸积盘本来是一个正常的圆盘形状,但是因为黑洞附近光线高度扭曲,我们看到的吸积盘就变成了图中的样子。

上方其实是吸积盘的远端,黑洞的引力场扭曲了远端的光线传播路径,使之仿佛立了起来而被我们看到。

下方则是吸积盘远端的底部,同样是因为光线被黑洞引力场扭曲而成了这个样子,属于一种透镜效应,但是因为要从黑洞“下方”绕过,所以看起来比上方更小,也不够完整。

另外可以看到,吸积盘左侧的图像比右侧明亮很多,这是因为此处假设吸积盘逆时针旋转,左侧的物质在朝着观察者的方向高速运动,由于多普勒效应而变得明亮,右侧远去的则变得黯淡。

相比之前的黑洞图像,这次NASA给出堪称高清版的,是不是看清了更多细节?

换一批

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