人類第一幅NASA繪制黑洞圖像 它代表著什么？

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

本周，航空航天局(NASA)為“黑洞周”活動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，是人類對未來科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的無限期許。

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)星系中心的問題，目前在宇宙學(xué)上還是一個謎。而究竟是現(xiàn)有黑洞，還是先有星系，是宇宙學(xué)中的一大問題。我們所知道的是，黑洞確實很大，相當(dāng)于太陽質(zhì)量的數(shù)百萬倍到數(shù)十億倍。如此大的質(zhì)量讓，它們可以控制恒星的形成。

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

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

整個黑洞的中間是圓盤狀材料的前部，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圍的完美光環(huán)。黑洞周圍有大片光線。這實際上是從吸積盤黑洞后面的部分發(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，也能使時空扭曲，并彎曲黑洞周圍的光路，導(dǎo)致這部分光線也能被觀測到。

從這張圖上看，吸積盤的一側(cè)比另一側(cè)更亮，這是由于旋轉(zhuǎn)引起的。朝我們移動的部分更亮，因為它朝我們以接近光速，會使光的波長發(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“實拍圖”，是不是感覺懂得更多了?Luminet去年在一篇論文中寫道：“這種明顯的光度不對稱性是黑洞的主要特征，黑洞是唯一能夠使吸積盤內(nèi)部區(qū)域的旋轉(zhuǎn)速度接近光速的天體，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的多普勒效應(yīng)。”