黑洞探究——从准确模仿开端
有史以来第一次对黑洞的事情视界的直接成像是科学创造力一次令人形象深入的豪举。但由于直接成像极点困难,效果图的分辨率较低。
图解:在巨大椭圆星系M87中心的超大质量黑洞质量大约是太阳70亿倍,如事情视界望远镜发布的第一张图片(2019年4月10日)所示。可见眉月形的光环和中心的暗影,这是在黑洞的事情视界光环和光子捕获区引力的扩大视觉印象。眉月形肇因于黑洞的自转和相对论放射现象;暗影直径大约是事情视界直径的2.6倍
经过技能与工艺的改善,咱们咱们能够等待未来的成像质量会随时刻而提高。现在,美国国家宇航局的新黑洞图画(为其黑洞周制造)向咱们展现了或许会在正活泼生长的特大黑洞高分辨率图画中所看到的东西。
绝大多数大星系的中心存在特大质量黑洞,而黑洞是怎么抵达这儿的则仍是一个疑团,黑洞和星系谁先呈现也是世界学的大问题之一。
咱们现在所知道的是,它们真的十分巨大,质量为太阳的数百万乃至数十亿倍,因而它们能够操控恒星的构成;咱们还知道当它们活泼起来并开端吞吃其他天体时,会变成世界中最耀眼的物体。别的几十年以来,咱们也发现了它们有一些古怪的动力学现象。
(美国国家宇航局戈达德太空飞行中心/杰里米·施尼特曼)
事实上,最早的黑洞模仿图画是由1960年代的穿孔卡片机IBM 7040核算,法国天体物理学家让·皮埃尔·鲁米内特(Jean-Pierre Luminet)于1978年手艺制作的,它看起来依然和美国国家宇航局现在的模仿图画很像。
(让·皮埃尔·鲁米内特)
在两个模仿图画(上面是新的图画,下面是鲁米内特的作业)中都能看到中心的黑色环。那就是事情视界,是电磁辐射(光,无线电波,X射线等)的速度不足以到达黑洞逃逸速度的鸿沟。
从中心横穿黑洞的是环绕黑洞旋转的吸积盘的前部,看起来就像进入排水管中的水。它经过冲突产生了足以让咱们的望远镜勘探到的激烈辐射——正是你正在M87的图画中所看到的。
图画中还有一个光子环,它是环绕事情视界的一个完美的光环。在黑洞周围还有宽广的扫光。这些扫光实际上来自黑洞背面的吸积盘,黑洞的引力如此强壮以至于在事情视界之外也能曲折时空并改动光路。
你还能看到吸积盘的一侧比另一侧更亮。这个效应被称为相对论束流,是由吸积盘的旋转构成的。吸积盘朝向咱们的方向运动的一边更亮,由于这种挨近光速的运动改动了光的波长,即所谓多普勒效应。远离咱们的一边则由于相反的效果而相对暗淡。
“这种显着的光度不对称性,”鲁米内特在上一年的一篇论文中写道,“是一个黑洞的主要特征,由于黑洞是仅有能够使吸积盘内部区域的速度挨近光速并引起显着的多普勒效应的天体。”
相似这样的模仿能够协助咱们了解特大黑洞周围的极点物理现象——而这能使咱们理解当咱们正真看到M87的照片时咱们在看什么。
相关常识
黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极点强壮,以至于没有粒子,乃至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。广义相对论猜测,满足严密的质量能够歪曲时空,构成黑洞;不或许从该区域逃离的鸿沟称为事情视界 (英语:event horizon)。尽管,事情视界对穿越它的物体的命运和状况有巨大影响,但对该区域的观测好像未能勘探到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个抱负的黑体,它不反光。此外,曲折时空中的量子场论猜测,事情视界宣布的霍金辐射,好像黑体的光谱相同,可拿来丈量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞,这种温度高达数十亿K,因而基本上无法观测。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. MICHELLE STARR-月亮可替换
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