當黑洞事件視界的第一張直接影像發(fā)布時，人們?yōu)檫@一科學創(chuàng)造力及這一豐功偉績驚嘆不已。雖然最終呈現(xiàn)的圖像分辨率相對較低，但得到它歷經(jīng)了無數(shù)艱辛。

圖片來源：NASA戈德達航天中心杰里米·施尼特曼(Jeremy Schnittman)

隨著技術(shù)和工藝的完善，未來的黑洞直接影像將日漸精良。NASA為慶祝其“黑洞周”而制作的高分辨率新可視化圖像向我們展示了一個正活躍地吸積的超大質(zhì)量黑洞，這或許正是我們期待看到的。

超大質(zhì)量的黑洞位于大多數(shù)大型星系的中心。至于它們是如何到達那里的，我們一無所知；是先有黑洞還是先有星系，仍是宇宙學中的一大謎。

我們只知道超大質(zhì)量黑洞的確很大，是太陽質(zhì)量的百萬倍甚至數(shù)十億倍；它們可以控制恒星的形成；當它們蘇醒并開始吞噬，它們可以成為宇宙中最明亮的物體。幾十年來，我們還弄清了它們的某些怪異動態(tài)。

在巨大橢圓星系M87核心的超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量大約是太陽70億倍，如事件視界望遠鏡發(fā)布的第一張圖片（2019年4月10日）所示?？梢娒荚滦蔚墓猸h(huán)和中心的陰影，這是在黑洞的事件視界光環(huán)和光子捕獲區(qū)引力的放大視覺影像。眉月形肇因于黑洞的自轉(zhuǎn)和相對論放射現(xiàn)象；陰影直徑大約是事件視界直徑的2.6倍。

事實上，1978年，法國天體物理學家讓·皮埃爾·盧米涅（Jean-Pierre Luminet）借助20世紀60年代的一臺洞卡計算機IBM 7040和手繪制作出了黑洞的第一張模擬圖，讓·皮埃爾·盧米涅的模擬圖與NASA的模擬圖像看起來仍極為相似。

在兩個模擬圖中（上面的是新的模擬圖，下面的是盧米涅做的圖），您能看到中間的一個黑色圓圈。那就是事件視界，在該點，電磁輻射（光，無線電波，X射線等）無法達到逃離黑洞引力的速度而無力逃脫。

圖片來源：讓·皮埃爾·盧米涅

橫穿黑洞中間的是圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)圓盤的前部，就像水排入排水溝一樣。它通過摩擦產(chǎn)生強烈的輻射，我們可以用望遠鏡探測到這一部分——這就是您在M87*的圖像中看到的。

您可以看到光子環(huán)，這是事件視界周圍的完美光環(huán)。您還可以看到黑洞周圍有一大片光。這光實際上是從黑洞后面的吸積盤部分發(fā)出來的；但是引力是如此之強，即使在事件視界之外，它也會扭曲時空并彎曲黑洞周圍的光路。

您還可以看到吸積盤的一側(cè)比另一側(cè)更亮。這種效應(yīng)稱為相對論性射束，它是由圓盤旋轉(zhuǎn)引起的。朝我們移動的圓盤部分更亮，因為它的速度接近光速。這種移動使光的波長頻率發(fā)生變化。這就是多普勒效應(yīng)。

這種移動具有相反的效果，因此，遠離我們的那一側(cè)是暗淡的。

模擬大麥哲倫云前方有黑洞的影像圖。請注意重力透鏡效應(yīng)產(chǎn)生兩個高度扭曲的星云圖像。在頂端出現(xiàn)被扭曲成弧形的銀河盤面

盧米涅（Luminet）2018年在一篇論文中寫道：“這種明顯的光度不對稱性正是黑洞的主要特征，黑洞是唯一能夠使吸積盤內(nèi)部區(qū)域的旋轉(zhuǎn)速度接近光速，從而產(chǎn)生非常強的多普勒效應(yīng)的天體?！?/p>

這樣的模擬圖像可以幫助我們了解超大質(zhì)量黑洞周圍的極端物理現(xiàn)象，并且在我們觀察M87 *圖像時，能幫助我們理解該圖中的事物。

相關(guān)知識

黑洞（英語：black hole）是時空展現(xiàn)出引力的加速度極端強大，以至于沒有粒子，甚至電磁輻射，像是光都無法逃逸的區(qū)域。廣義相對論預測，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界 （英語：event horizon）。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征。

圖解：藝術(shù)家筆下的黑洞。

在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光。此外，彎曲時空中的量子場論預測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)量的黑洞，這種溫度高達數(shù)十億K，因此基本上無法觀測。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. MICHELLE STARR-柒月未央

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自：https://www.sciencealert.com/this-new-nasa-visualisation-of-a-black-hole-is-so-beautiful-we-could-cry?perpetual=yes&limitstart=1

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