期待了這么久,人類終于拍攝到了第一張黑洞的照片。
不多廢話,上圖。
這是位于5500萬光年以外的M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞,質(zhì)量非??植?,是太陽的65億倍!
就像我們之前說的,黑洞的第一張照片,并不會那么清晰,畢竟我們的科技還是比較有限的。那么,這張“模模糊糊”的照片,給我們傳遞了哪些信息呢?
首先要說明的是,這張照片對于人類現(xiàn)在的科技來說,已經(jīng)是非常清晰了,這也是人類歷史上第一次看到黑洞照片。不過,實際上說,這也并非是黑洞本體的照片,而是它的一個面目。
大家對于黑洞已經(jīng)很熟悉了,由于引力太強,光線都無法逃脫,因此導(dǎo)致它本身是不能被看到的。當(dāng)然,黑洞不會把全宇宙的光都吸走,只有相對比較近的光才會被吞噬,這個“常識”也是符合萬有引力定律的。根據(jù)萬有引力公式可以計算出來具體多遠的光線可以逃脫黑洞的引力,這個范圍以外的空間是可以被觀測的,內(nèi)部就無法被觀測,因此這個范圍被稱作視界范圍(也因此,這次觀測的望遠鏡被稱作事件視界望遠鏡)。
那么,這是不是意味著我們就可以看到視界范圍以外的所有景象呢?
也不是。
即使沒有被黑洞吞噬,但距離它太近的話,光也不是可以“全身而退”的。
我們通常會說,光沿直線傳播,這只是普通的情況下。在黑洞這種超強引力范圍內(nèi),光也是會“拐彎”的。而拐彎的幅度有多大,同樣取決于光離黑洞有多遠。那就有點像鐵籠里的摩托車特技表演,如果摩托車足夠快,可以沿著籠壁前行,如果慢一點,就會墜落。
黑洞附近的光線,也是如此。如果離得太近,即使不被黑洞吞噬,它也會在黑洞的引力下拐一個極大的彎,甚至可以被迫來個180度大轉(zhuǎn)彎。因此,黑洞視界范圍附近的光原本可能朝著地球飛來,但是在黑洞的引力作用下又調(diào)轉(zhuǎn)了方向,我們就看不見了。
所以,能夠讓我們恰好看到光線的范圍,實際上就比視界范圍要大了一點。這個范圍的半徑,大約是視界半徑的2.5倍。
那么,很多人會像發(fā)布會上的一位記者一樣有疑問:既然黑洞看不見,這個黑洞的周圍為何有一個“光環(huán)”呢?這個“光環(huán)”為何又是一個不均勻的圓呢?
科學(xué)家解釋道:由于宇宙空間的粒子在墜落到黑洞空間時,溫度會急劇上升,這就是它發(fā)亮的原因。這些氣體發(fā)出的光,就形成了這個所謂的光環(huán),在天文學(xué)上,叫做黑洞的吸積盤。
而它之所以不均勻,也是一種光學(xué)現(xiàn)象。簡單來說,就是多普勒效應(yīng)。由于黑洞在自轉(zhuǎn),自然有一側(cè)光線是朝向我們的,另一側(cè)是背向我們的。因此,就會造成前者比較亮,后者比較暗的現(xiàn)象,也就是黑洞吸積盤看起來并不均勻的樣子了。
實際上,黑洞的這張照片雖然是人類里程碑式的科學(xué)成果,但是這個外形對于天文學(xué)家來說并不意外。因為,根據(jù)天文學(xué)家已經(jīng)掌握的知識,他們已經(jīng)推測出了黑洞這樣的外形。這次觀測的結(jié)果,也算是是印證了天文學(xué)家們以前的理論。
從另一個方面來講,這也是證明了一百多年前愛因斯坦的相對論。
1915年,愛因斯坦提出了廣義相對論,其中就有一個方程暗示了黑洞這個天體。1919年,這個暗示被其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。如今,整整一百年過去了,人類也終于看到了黑洞的真實面目。
很可惜,很多為了黑洞的研究獻出畢生心血的科學(xué)家,窮其一生也沒能看到這張照片。比如著名物理學(xué)家霍金,事件視界望遠鏡項目展開是,他還致力于對黑洞的探索,如今,他卻已經(jīng)撒手人寰一年之久。
物是人非事事休,欲語淚先流!
這個項目并未結(jié)束,科學(xué)家們還會持續(xù)觀測黑洞,讓我們看得越來越清。甚至在未來的某一天,連黑洞世界范圍內(nèi)發(fā)生的事情,也終將浮出水面。