黑洞照片怎麼拍的?
黑洞“照片”實際上是用事件視界望遠鏡拍攝的黑洞陰影。黑洞有強大的引力,在一定範圍內連光線都無法逃脫,光線不能逃脫的臨界範圍被稱爲黑洞半徑或者“視介面”。視介面以外的物質圍繞黑洞轉圈,形成明亮的吸積盤。中間不發光的黑洞在明亮吸積盤的襯托下形成“陰影”。
黑洞是宇宙中引力最強的單一天體,在它的視界邊緣,連光都難以逃脫,原則上沒有任何物質可以從黑洞的視界邊緣(史瓦西半徑邊緣)逃出黑洞的引力束縛,雖然霍金輻射認爲有些粒子對可以從黑洞的邊緣逃逸,但其輻射的物質量可以忽略不計,因此如果說只看黑洞本體的話,它是不會發光以及發出任何電磁波輻射的。
那麼爲什麼事件視界望遠鏡(全球八處射電望遠鏡陣列組成的像地球視面積一樣大的虛擬望遠鏡)又可以拍到黑洞的照片呢?這其實還是由於黑洞並非是單獨存在於宇宙中的,由於擁有強大的引力場,所以黑洞周圍通常都會聚集有恆星行星等其他天體,特別是在一些超大質量黑洞周圍,比如在我們銀河系中心黑洞人馬座a*的附近,至少有數百顆恆星在圍繞它執行,這樣我們就可以根據這些恆星的運動狀況,來判斷這個黑洞的存在並找到它的位置了。
恆星也都是大質量的天體,這些天體距離黑洞很近的時候,常常會有一部分物質爲黑洞所吞噬,而在被黑洞吞噬之前,這些物質會圍繞黑洞高速旋轉,形成黑洞周圍的吸積盤。這個吸積盤物質主要集中於黑洞的赤道地區,它看上去會非常的明亮,是宇宙中最爲明亮的事物,而且由於黑洞的引力壓縮作用,吸積盤上的部分粒子物質會轉移到兩極地區被噴射出去,形成強烈的x射線,透過它暴露出來的這些資訊,我們就能以其光亮和射線等來判斷黑洞的形狀了。
事件視界望遠鏡所能拍攝的也是黑洞的這些部分,也就是視界邊緣之外的部分,由於這部分也是有其結構的,而且不同區域的光度不同,所以將能看出黑洞的大致輪廓,如果再對其進行數據處理的話,比如傾向於貼近黑洞的視界邊緣,將其附近電磁波等的強弱度表現出來,就可以得出關於黑洞的較爲逼真的圖像,事件視界望遠鏡所能拍到的黑洞的照片,大致就是這個樣子。
雖然今天我們看到了歷史上第1張關於黑洞的真實圖像,但其實我們所看到的距離黑洞的內部世界仍然很遠,而且黑洞的視界邊緣也並非黑洞的本體,科學家認爲黑洞內部存在一個奇點,這個奇點纔是黑洞物質的主要集中地,但是由於它深藏於黑洞的中心,我們也許永遠無法看到它。
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