人類(lèi)第一幅NASA繪制黑洞圖像 它代表著什么？

NASA繪制黑洞圖像高清動(dòng)圖揭秘黑洞背后的故事，人類(lèi)歷史上第一幅黑洞照片的誕生，是科學(xué)史上的一次壯舉，但是實(shí)現(xiàn)難度極大，最后得到的圖像分辨率相對(duì)較低?？茖W(xué)和技術(shù)是不斷進(jìn)步的，科學(xué)家預(yù)計(jì)，未來(lái)我們可能看到黑洞的直接圖像質(zhì)量，會(huì)隨著時(shí)間的推移而顯著改善。

本周，航空航天局(NASA)為“黑洞周”活動(dòng)特意制作了新的黑洞超高分辨率的圖片，“美哭了”的圖片背后，是人類(lèi)對(duì)未來(lái)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的無(wú)限期許。

超大質(zhì)量黑洞位于大多數(shù)大型星系的中心，關(guān)于這些黑洞如何到達(dá)星系中心的問(wèn)題，目前在宇宙學(xué)上還是一個(gè)謎。而究竟是現(xiàn)有黑洞，還是先有星系，是宇宙學(xué)中的一大問(wèn)題。我們所知道的是，黑洞確實(shí)很大，相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)百萬(wàn)倍到數(shù)十億倍。如此大的質(zhì)量讓?zhuān)鼈兛梢钥刂坪阈堑男纬伞?/p>

實(shí)際上，黑洞的第一個(gè)模擬圖像是用上世紀(jì)60年代的IBM 7040打孔計(jì)算機(jī)計(jì)算出來(lái)的，法國(guó)天體物理學(xué)家讓·皮埃爾·魯米內(nèi)特(Jean-Pierre Luminet)于1978年手工繪制，看起來(lái)和NASA的模擬圖像很像。

在兩個(gè)模擬中(上面是NASA的模擬圖，下面是Luminet的作品)，圖像中間都有一個(gè)黑圈。即事件視界，在該點(diǎn)電磁輻射(光，無(wú)線電波，X射線等)無(wú)法從黑洞的引力中獲得逃逸速度。

整個(gè)黑洞的中間是圓盤(pán)狀材料的前部，它圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)，就像水進(jìn)入排水管一樣。由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的劇烈摩擦生成大量輻射，可以用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到。這正是M87黑洞圖片中看到的那部分。從模擬圖像上還可以看到事件視界周?chē)耐昝拦猸h(huán)。黑洞周?chē)写笃饩€。這實(shí)際上是從吸積盤(pán)黑洞后面的部分發(fā)出的;由于黑洞的引力太強(qiáng)，導(dǎo)致即使在事件視界之外，也能使時(shí)空扭曲，并彎曲黑洞周?chē)墓饴罚瑢?dǎo)致這部分光線也能被觀測(cè)到。

從這張圖上看，吸積盤(pán)的一側(cè)比另一側(cè)更亮，這是由于旋轉(zhuǎn)引起的。朝我們移動(dòng)的部分更亮，因?yàn)樗覀円越咏馑?，?huì)使光的波長(zhǎng)發(fā)生頻率變化。這就是“多普勒效應(yīng)”。反之，遠(yuǎn)離我們的那一側(cè)顯得比較暗淡。

NASA驚艷模擬圖像有助于了解圍繞超大質(zhì)量黑洞內(nèi)部的極端物理現(xiàn)象，有了這些超高分辨率的圖片，再看M87的“實(shí)拍圖”，是不是感覺(jué)懂得更多了?Luminet去年在一篇論文中寫(xiě)道：“這種明顯的光度不對(duì)稱(chēng)性是黑洞的主要特征，黑洞是唯一能夠使吸積盤(pán)內(nèi)部區(qū)域的旋轉(zhuǎn)速度接近光速的天體，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的多普勒效應(yīng)。”