【光无法逃逸,为什么银河中心黑洞照片却是亮的,像一座星际之门?】然而这也难不倒科学家 , 他们想出了一种叫做“甚长基线干涉测量”的方法 , 就是用多个天文望远镜组成阵列共同观测一个天体 , 模拟出一个大小相当于望远镜之间最大间隔距离的巨型望远镜 。 这个方法的关键是各台望远镜的时间要同步 , 于是就给每个望远镜都配备了原子钟 , 以便实现精确的同步 。
如果这些望远镜都在地球上的话 , 它们之间的最长距离就是地球的直径 , 即约1.276万公里 , 不可能再大了 。 2017年 , 由8个观测台站组成的“事件视界望远镜” , 等效口径接近地球直径 , 首次对黑洞进行了观测 , 目标是M87星系中央的超大质量黑洞 , 还有就是银河系中心黑洞人马座A* 。
事件视界望远镜的口径接近地球直径
为什么要观测M87中心黑洞呢?这个超大黑洞的视界直径达390亿公里 , 是银河系中心黑洞的1600多倍 , 距离我们5500万光年 。 单就距离和大小来说 , M87中心黑洞观测起来比人马座A*更难 , 但好在它几乎是正对地球的(仅差十几度) , 没有银盘的遮挡 , 反而能看得更清楚 。
事件视界望远镜对这个黑洞进行了多天的观测 , 获得了约3500T的数据 。 这些数据要经过超级计算机的处理 , 以矫正电磁波抵达不同望远镜的时间差 , 并把所有数据做相关综合处理 , 再经过后期处理和分析 。 这些数据处理的工作花了近两年的时间 , 终于在2019年公布了人类首张M87黑洞图像 。
M87中心黑洞图像
相比于M87中心黑洞来说 , 银河系中心黑洞人马座A*不仅“斜”对着地球 , 而且还随着时间快速变化 , 不能像前者那样把不同时间的观测数据叠加起来就可以 。 因此科学家将对人马座A*数据的分析放在了后面 , 在公布首张黑洞图像3年后 , 才又公布了人马座A*黑洞的图像 。
大家观察这两张黑洞照片能看出 , 它们的中心是一个比较暗的区域 , 有点儿像一个“洞” , 而四周则包围着明亮的气体物质 , M87黑洞的下方比较亮 , 而上方较暗 。 人马座A*黑洞则更奇特 , 周围有三个比较明亮的亮斑 。
M87中心黑洞与人马座A*黑洞的比较
我们都知道黑洞是一个质量超大、超致密的天体 , 以至于连光线都无法逃逸出它的引力 , 会把靠近它的物质都吞噬掉 。 人马座A*黑洞的质量大约是太阳的400万倍 , M87黑洞则更夸张 , 是太阳质量的65亿倍 。 有网友表示:既然连光线都无法逃出黑洞 , 那我们看到的应该是漆黑一片才对 , 为什么还能看到明亮的区域呢?
这是因为在星系中央的超大质量黑洞周围 , 一般都会有大量的气体等物质 , 但黑洞吞噬物质并不是一蹴而就的!
黑洞吞噬物持并非一蹴而就
每一个黑洞都有一个“边界” , 当光线位于这个范围以外的话 , 就未必会被黑洞吞噬 。 只有闯入这个范围内的光 , 才会永远跑不出来 。 这个边界就被称为黑洞的事件视界 , 因为在它之内发生的事情 , 在黑洞外面是永远不可能看到的 。 前面说的黑洞直径实际上指的就是事件视界的直径 。
人马座A*的事件视界大小
而当周围的气体物质被黑洞吞噬时 , 物质会以螺旋方式下落 , 形成一个吸积盘 。 黑洞强大的引力场使得吸积盘中的物质相互摩擦 , 释放出巨大的能量 , 使吸积盘变得非常明亮 , 而且还会形成区域性的亮块 。 此外 , 在黑洞旋转轴的两极还会形成速度接近光速的等离子喷流 , 非常壮观 。
而我们所看到的M87黑洞的明亮圆环 , 还有人马座A*黑洞的“星际之门” , 其实都是它们的吸积盘 , 并且由于黑洞自转和引力透镜的原因 , 吸积盘会显得一边亮一边暗 。 真正的黑洞本身是看不到的 , 它就隐藏在吸积盘的里面 。 假如一个黑洞把周围的物质全部吞噬完毕 , 一点儿也不剩的时候 , 那它就真的完全看不见了 , 除非通过引力透镜来间接发现它 。
黑洞的吸积盘
关于黑洞的奇闻轶事很多 , 例如既然黑洞只进不出 , 那么还应该有一种只出不进的“白洞” , 但截止目前 , 还没能证实任何一个“白洞” 。 还有一种流传很广的说法是:黑洞是连接两个时空的桥梁 , 掉进黑洞中的物体会进入时空隧道 , 从而前往另一个世界 , 就像电影《星际穿越》那样 。
银河系中心黑洞的这张犹如“星际之门”的照片 , 确实能让人产生穿越时空的遐想 。 那么这种说法到底是荒诞不经的谬论 , 还是确有一定道理呢?
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