今天这个日子,不聊黑洞简直就是犯罪!
北京时间2019年4月10日21点,也就是刚刚,人类首张黑洞照片公布了。(憋不住的朋友可以直接拉到最后)
具体的机构和过程猫哥就不给大家“复读”了,各种媒体基本上也铺天盖地了。咱围绕这个聊点其他的。
黑洞从被提出和发现以来,一直是个十分神秘的物体。人类对神秘的东西贼来劲,这也是这次的事件如此轰动的原因。那既然这次是人类“首张”黑洞照片,以前的那些“照片”都是哪儿来的呢?
首先是一位叫做让-皮埃尔·卢米涅(Jean-Pierre Luminet)的法国科学家,他根据计算机算出的黑洞研究数据,用钢笔在纸上一点一点的戳出了第一张黑洞图像。
如果没有事先的文字说明,这 TM 谁能看懂啊。。。但不可否认的是,因为其数据来源的科学性,画出的黑洞已经十分接近人们想象中的样子了。
在以后的很多研究论文和课件中,无数的学者也尝试依靠想象力去描绘黑洞。这下版本就多了,因为反正都没有见过,只要能够让观看者“意会”到画的是黑洞就行。
来看看都有哪些:
这是最典型的“示意图”了。但大部分人都没怎么见过,因为它一点都不“炫酷”,甚至有点枯燥。占满画面的像噪声一样的白点,是黑洞事件视界之外的各种电磁波。
完蛋,哥发现说来说去都免不了要捎带着科普一下。(毕竟我不是专家啊,本想发点图完事儿,结果又逼自己看了一堆东西,希望不要讲错,怕怕~)
事件视界,说的是黑洞的一个可见边界,它不是一种物理存在的物体,而是空间中的一个虚拟隔离带。这里就是普遍存在一个大误区,很多人都认为图像上那个黑不溜秋的球体就是黑洞本体,其实是错误的!
黑洞的本体是奇点,是大恒星坍塌后形成的质量巨大、体积无限小的一个点。这才导致它周围空间产生强大到吞噬任何物体的引力场。而图像上黑色的球体其实画的是奇点周围那个空空如也的天区。
天区的边界就是前面说的事件视界,也就是被黑洞吸引的一个死亡线,任何物体一旦越线就无法逃离。
接着说黑洞的图像。上面这个版本如果画得“帅点”,是这样的:
恩,看起来的确是更形象了,但是也就更不科学了。。。除此以外,还有一些更立体的图像:
这张一般用来解释黑洞的结构特征,又要忍不住科普一波了。
图上也能看到球状的事件视界,里面的最中心就是奇点,上面说过了。周围像云海一样的东西是啥呢?那叫吸积盘,是黑洞撕裂吞噬周围空间中的恒星时产生的气态云。吸积是宇宙中最常见的现象,星系的产生、恒星的形成都要经历吸积气体云团的过程。吸积盘也是观测和确认一颗黑洞存在的重要线索,不然这种看不见的东西,你说人类怎么找到它的?
图像上蓝色极光一样的东西就是有着“宇宙火柱”之称的黑洞相对论喷流,简称黑洞喷流。喷流是超大质量黑洞的“特技”。我们都知道黑洞什么都吃,吃进去还出不来,但是超大质量黑洞居然还往外“吐”东西,你说奇怪不奇怪?
关于喷流是怎么形成的,科学家们有种说法是:吸积盘在黑洞周围的巨型磁场内旋转,当吸聚的力量特别强的时候,它们会被磁场以接近光速的超高速沿着黑洞的自转轴喷射出。(但愿有人看懂了,猫哥反正是不太懂~)
再接着就得说到诺兰那部经典的科幻电影《星际穿越》了,那是黑洞第一次被如此直接地呈现给全球观众。电影邀请了斯蒂芬·霍金的好友、广义相对论权威、诺贝尔物理学奖得主基普·索恩作为科学顾问,设计了与人们想象中十分接近的“完美”黑洞形象:
这一形象根据基普·索恩提供的计算结果数据建模渲染制作而成,它被称为史上最真实黑洞一点也不为过。这个黑洞是假想的一个质量为太阳质量一亿倍的巨型黑洞,根据史瓦西的黑洞半径计算方法,这个黑洞的半径比地球的公转轨道半径还 TM 大,也就是说把这个黑洞放在太阳中心位置,地球就玩儿完了~
还有一张照片是本次测绘黑洞照片的科学家们根据一些实际观测数据共同想象的:
一个黑色的圆盘,被一个非常靠近黑洞视界面、很亮的光子圆环所围绕;因为黑洞转动的多普勒效应,光子圆环一侧较亮,另外一侧较暗。哥觉得今晚的照片估计也跟它八级不离十了。
聊了这么多,主要是为了腾时间迎接下面这张照片的出场,来吧,人类给黑洞的首张照片先晒出来:
猫哥这里突然想到会不会有人觉得失望?其实跟咱们之前看过的图片差不太多啊,而且也太不清楚了!!!
哥觉得大家应该这么看,首先这次的照片真的是聚集了全球的科研力量,其次这次的观测十分困难。每年的观测窗口期只有4月5日到15日之间短短几天,而且距离太远了,观测角度简直就是一丝缝隙。。。
最大的悬念揭晓了,赶紧发给大家看看吧,咱们留言板见!