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    連光線也無法逃脫的黑洞,科學家是怎么給他拍照的?

    作者:來源:時間:2019-11-04 15:07:43

    早在230多年前,科學家根據牛大神的萬有引力理論,推算出一種巨大星球的逃逸速度要達到非常大,甚至得超過光速才行,好在當時科學界還沒有光速最大的理論,他們把這種星球叫作“黑暗星球”。

    不過,因為當時牛大神的光粒子說受到胡克等人的挑戰,這個“吸光的黑暗星球”的概念沒有發展下去。

    到愛因斯坦提出廣義相對論之后,一位德國物理學家史瓦西在二戰的炮火戰地上,計算出了老愛方程的第一個星體靜態精確解。

    史瓦西計算認為,只要將一個天體壓縮得足夠小,那么,它的半徑小于某個值時,光線就無法從中逃逸,這個半徑就被稱為史瓦西半徑,而等于這個半徑的球面被稱為“事件視界”。事件視界就是說過了這個界面,里面的任何事件都無法對外面的觀察者產生影響。表現出來就是到了這個位置,你就看不到任何東西,任何物體到了這個界面上就完蛋了。光線跑這么快都沒有辦法逃逸,這個星體就如一個洞一般,會把所有事物都吸進去。于是,這種星體就被稱為“黑洞”了。

    既然黑洞黑漆漆的,那怎么能給它拍照呢?

    黑洞的壽命與它的質量成正比關系,因為霍金同學證明黑洞的體溫和質量成反比,而壽命與體溫也成反比,這樣負負得正,正正得負,我擦有點繞。反正黑洞越大,命就越長。比如,相當于一個太陽質量的黑洞大約可以活1x10^66年,而相當于一顆小行星質量的黑洞會在1x10^-21秒就玩完了。所以說,現在存在于世上的黑洞都是大家伙。它們的質量非常大,因為牛大神的作用,它們會把附近的天體或星際氣體塵埃什么的都吸引過來。

    這些物質在掉入坑里的過程中,相互之間不斷摩擦(有點污),渾身散發出巨大的熱量,黑洞的外圍實際上因為這些不老實的家伙,會發光的。這些物質繼續墜落,受到黑洞潮汐力的撕扯,都被愛情點燃,粉身碎骨,被拆解成了粒子。在未拆解成基本粒子之前,會形成等離子體,然后受到磁場的影響,在黑洞周邊形成一個旋轉的盤狀結構,并散發出大量的光和熱。

    這個時候,觀察者就能看到一個黑乎乎的家伙外圍,帶著一個閃閃發光的游泳圈。我們只要將這個游泳圈拍下來,就可以猜測一下“事件視界”之內黑洞的樣子了。

    不過,即使最大的黑洞,因離地球實在太遠了,我們用太空中最大的望遠鏡也只能看成一個點。比如,觀測要求較低的人馬座A*黑洞,需要接近0.07毫角秒的觀測儀器,而哈勃望遠鏡的分辨率要提高1000倍才能達到要求。

    好在科學家們也不是吃干飯的,他們發現,只要在地球上多處位置布置多臺射電望遠鏡,分別對同一個天體進行觀測,能大幅提高分辨能力,就相當于組成了一個地球大小的望遠鏡。于是,這臺虛擬望遠鏡,實現了0.06毫角秒的分辨率。

    最終,在2019年4月10日,我們照了一個“甜甜圈”出來。

    當然,最厲害的是我國一個叫“視覺中國”的公司,它在這張圖上蓋了個水印,只要用這張圖的個人或公司都得向它付錢。

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