NASA绘制黑洞图像 黑洞是什么?黑洞是什么样的?

2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，让我们了解到了黑洞是什么样的存在。近日，美国国家航空航天局(NASA)为“黑洞周”活动特意制作了新的黑洞超高分辨率的图片，“美哭了”的图片背后，是人类对未来科学技术进步的无限期许。黑洞是什么?

NASA绘制黑洞图像

NASA绘制黑洞图像高清动图揭秘黑洞背后的故事，人类历史上第一幅黑洞照片的诞生，是科学史上的一次壮举，但是实现难度极大，最后得到的图像分辨率相对较低。科学和技术是不断进步的，科学家预计，未来我们可能看到黑洞的直接图像质量，会随着时间的推移而显著改善。

超大质量黑洞位于大多数大型星系的中心，关于这些黑洞如何到达星系中心的问题，目前在宇宙学上还是一个谜。而究竟是现有黑洞，还是先有星系，是宇宙学中的一大问题。我们所知道的是，黑洞确实很大，相当于太阳质量的数百万倍到数十亿倍。如此大的质量让，它们可以控制恒星的形成。

实际上，黑洞的第一个模拟图像是用上世纪60年代的IBM 7040打孔计算机计算出来的，法国天体物理学家让·皮埃尔·鲁米内特(Jean-Pierre Luminet)于1978年手工绘制，看起来和NASA的模拟图像很像。

黑洞是什么?

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。

1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解，这个解表明，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

北京时间2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。

黑洞的样子

根据照片显示，最中间黑色的部分，不是黑洞，而只是黑洞的影子(Blackhole Shadow)，约为视界(Event Horizon)的两倍。

它外边的一圈细细的光线被称为光子圈(Photon Ring)，是吸积盘影像多次扭曲后形成的一个“光圈”，其中的光线往往会被黑洞扭曲两次、三次甚至更多次，才会被外界看到，而且因为太靠近黑洞而变得更暗更弱。

整个外围绕着黑洞旋转的，就是巨大的吸积盘(Accretion Disk)，热热的、薄薄的一层，由各种高速旋转、缓慢坠向黑洞的物质、气体组成，因为强烈的碰撞、辐射而变得极为明亮。