2022年5月12日21點，銀河系中心黑洞照片發(fā)布，這是幾乎北半球中低緯度以及南半球的毫米波望遠鏡接力“拍攝”下來的黑洞照片，也是人類歷史上第二張黑洞照片！
相信各位應該是有些審美疲勞了，因為這張照片看起來和2019年4月10日發(fā)布的黑洞照并沒有差多少，也就是紅紅的底色，中間一個黑色區(qū)域，不用問這也知道紅黃色的是吸積盤，黑色區(qū)域中心就是事件視界。
《星際穿越》中的黑洞實在是太壯觀了，所以當年期待M87*也有那樣的震撼的場景，但顯然讓大家失望了，因為事實上的黑洞照就是紅紅的。
黑洞：光都跑不出去的怪胎
WIKI中文版對黑洞的描述是這樣的：“是時空展現(xiàn)出極端強大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界（英語：event horizon）”
這個所謂的光逃不出去的區(qū)域，如果是史瓦西黑洞的話那么指的就是史瓦西半徑，用第一宇宙速度公式也可以計算出，在黑洞的史瓦西半徑內逃逸速度大于光速，因此黑洞從理論上來看它應該漆黑一片，那又是如何拍攝到照片的呢？
因為黑洞強大的引力，讓它對周圍的物質都虎視眈眈，因此外圍會有大量物質掉入吸積盤，在向中間掉落的過程中被壓縮，物質的原子被激發(fā)，從吸積盤的外圍到視界，分別釋放出從電磁輻射到伽馬射線不等的輻射。
這就是黑洞能被探測到的其中一個重要原因（引力透鏡也可以探測黑洞存在），這也是人類可以用EHT（事件視界望遠鏡）對其成像的主要原因。
所謂的紅色成因是這樣的：物質在掉落吸積盤后被壓縮激發(fā)的光譜中其實是全頻段的，但由于強大的黑洞引力，這些光譜都被極度紅移，就像宇宙膨脹出現(xiàn)的紅移有些類似（原理不一樣，一個是引力紅移，一個空間膨脹紅移），但結果類似，變成了紅光。
星系紅移
所以我們看到的黑洞照片就是紅紅的？
其實這個答案是錯的！因為EHT拍攝的根本就不是可見光，這才是“紅光”真正的原因，從如下這副圖中可以看到，EHT用來“成像”的是至少可以觀測230GHZ，波長是1.3毫米的波段！
很顯然，這是是一個高頻電磁波的波段，人類的肉眼無法感知這種“極低頻”的光，所以我們根本就看不到EHT望遠鏡成像的照片。
那么問題來了，那個黑洞照片是咋個來的？其實就是一張“假”照片，將不同頻率的電磁波段以通道的形式輸入可見光通道，合成出一張彩色照片！
巴德的2英寸LRGB濾鏡，直徑50mm左右
這個方法深空攝影愛好者經常用，方法是用濾光片拍攝好多個通道后導入合成一張彩色的深空照，其實大家看到的深空照就是灰灰的，沒啥顏色，這個事情連NASA都是這么干的。而不同頻率的電磁波就像是濾光片拍攝后的數(shù)據，對應導入合成一張“偽彩色”黑洞照。
為什么不用光學望遠鏡拍張真正的彩色照片？
射電望遠鏡取得的照片是“偽彩色”，那么光學望遠鏡直接拍攝不就是真彩色了么？
所見即為所得，這是我們理解的拍照的樣子，但事實上給天體拍照卻不是這樣，因為直接成像的天體照片看起來就是黑白兩色，因為天體本身非常暗淡，盡管發(fā)出的都是全色波段，但在底片上表現(xiàn)出來的就是黑白照！
哈勃的那些天體彩照是如何拍攝的？
其實哈勃的CCD前面有各種濾光鏡，拍下多個可見光波段后再通過導入對應的濾光后拍攝的圖像合成，這也是各位天文愛好者拍攝深空圖像的方法，基本上深空攝影愛好者至少也得有三個通道的濾光鏡，然而哈勃的濾光鏡就多了，不用懷疑，詹姆斯韋伯的也很多：
請注意濾光輪
拍攝的多個波段
不過光學望遠鏡卻無法對銀心黑洞成像，原因很簡單，因為銀心目標太小了，盡管它的質量高達太陽的400萬倍，其視界直徑為2400萬千米，但在2.6萬光年外的地球看來這個視角僅僅為50微角秒，如圖：
而是M87*黑洞質量為太陽的65億倍，事件視界半徑為390億千米，5500萬光年外的地球來看，更是低至40微角秒，大家都知道哈勃的極限分辨率大約為0.1角秒，這個微角秒是什么概念呢？
1°（度）= 60′（角分）= 3,600″（角秒）=3,600,000毫角秒=3,600,000,000微角秒
比哈勃極限分辨率還要低5個數(shù)量級，這根本就是強人所難嘛！大家都知道，口徑與分辨率直接相關，假如要看清銀心黑洞，光學望遠鏡要多大呢？
黑洞視界直徑/距離=1.22*波長/望遠鏡口徑
以可見光550納米為例，要看清楚銀心黑洞的望遠鏡口徑大約需要：6.877千米口徑，而對M87*進行成像，那么光學望遠鏡需要8.95千米口徑，顯然人類還造不出這樣的望遠鏡，這也是使用甚長基線干涉來“組建”EHT陣列的原因。
它的原理是將來自不同天文望遠鏡的觀測信號收集后進行聯(lián)合處理，使其組成一臺口徑相當于多臺望遠鏡之間距離的虛擬射電望遠鏡，但這種技術需要精確的原子鐘同步信號，記錄信號間的時間延遲差，然后再經過超級計算機的處理成一個“合成圖像”。
銀心是個黑洞被證實了，就像《三體》中的哈勃二號看到了半人馬座南門二星系周圍的塵埃帶中的1000根刷毛，確定了規(guī)模達1000艘宇宙飛船的三體艦隊正以1%的光速趕往地球一樣，那么這個質量可以增長到無限大的黑洞究竟會不會吞了銀河系呢？
黑洞：它是怎么誕生的？
黑洞應該是宇宙最為怪異的天體，它的誕生以目前的科學理論來看，來自于兩種可能，一種就是宇宙誕生的時刻，分布密度過高的區(qū)域直接坍縮成了黑洞，超大質量的黑洞與微型黑洞據信都來自這個時刻，這些黑洞被稱為原初黑洞。
另一種則是恒星型黑洞，它們來自大質量的恒星坍縮，可能會經歷超新星爆發(fā)，也可能大質量恒星直接坍縮為黑洞，這種黑洞的質量不大，但有個下限，也就是說至少要大于奧本海默極限質量才可能探索成黑洞。
中子星的合并也可能誕生黑洞，黑洞之間也可以通過合并成為更大的黑洞，但質量卻不是1+1=2，而又大量的能量會變成引力波釋放，這也是LIGO和VIRGO檢測到黑洞引力波的理論來源。
除了黑洞合并以外，黑洞還會吞噬周圍的質量成長，而對于黑洞來說，它可能永遠都吃不飽，比如目前發(fā)生的最大黑洞TON 618，其質量可能高達太陽660億倍，整個銀河系的質量盡管0.8–1.5×10^12倍，但能經得起幾個TON 618的吞噬？
黑洞不怕：最怕的是流浪的微型黑洞
黑洞有多可怕，不妨先了解下黑洞到底是怎么吞噬物質的！網上有一張比較有趣的圖，將黑洞分為危險區(qū)、安全區(qū)，如下：
盡管看起來有些牽強，但也算是表達了黑洞的“勢力范圍”到底是怎么分布的！黑洞因為其超強的質量扭曲的時空，物質會在這個時空陷阱中環(huán)繞，最終螺旋形墜入黑洞的視界，視界處環(huán)繞速度為光速，視界內逃逸速度超過光速，視界外理論上仍然是可以逃逸的。
吸積盤就是黑洞吞噬周圍的物質形成的，墜入吸積盤的物質應該是不太有機會逃出黑洞了，那么從理論上來看，整個銀河系都將墜入黑洞？盡管理論上確實有可能，但現(xiàn)實中卻不會發(fā)生：
1、黑洞的物質吞噬率很低；
2、存在足夠環(huán)繞速度的天體不會被吞噬；
據5月12日晚的黑洞“發(fā)布會”上，上海天文臺副臺長沈志強稱銀心黑洞的物質吞噬速度大約為每年10^-8個太陽質量，不止到筆者有沒聽錯，請各位指正下。沈志強稱這個數(shù)據與理論數(shù)據擬合度很高，按這個速度，銀河系吞噬完畢也是天荒地老了。
另一個需要了解的是，無論多大質量的天體，在某個位置，它一定有一個環(huán)繞速度和逃逸速度，那么我們可以簡單的計算下，在太陽系的距離上，逃離銀心黑洞Sgr A*需要多大的速度：
環(huán)繞速度：4.6千米/秒
逃逸速度：6.57千米/秒
筆者偷懶了，直接在網上找了個計算器，算出來就是這個速度，而目前太陽系在銀河系中的運行速度高達220千米/秒，顯然這已經遠遠超過了銀心黑洞的逃逸速度，絕對不會掉進去的，但問題是太陽似乎也沒逃離？
當然這個問題有幾個答案，一個是銀心并非只有一個黑洞，還要核球以及周圍旋臂的質量也要算在核心質量內，但據天文學家稱，即使把這個質量也算上，銀心還是拖不住太陽，科學家解釋稱，銀河系中還有大量我們看不到的暗物質產生的引力。
因此各位大可不必擔心銀河系會被黑洞吞了，反而要擔心銀河系為何還沒有散架，畢竟目前計算出來的速度太快，已經需要暗物質來解釋了。
最擔心的是流浪黑洞
顯然銀心黑洞不足為懼，但假如一個微型黑洞，比如像一個只有木星質量大小的微型黑洞，視界直徑大約在6米左右，這種類型的黑洞很難被發(fā)現(xiàn)，一個它不發(fā)光，另一個在宇宙空間中也沒有明顯的吸積盤，因此它從奧爾特云進入柯伊伯帶的過程中也許是靜悄悄的。
這種狀態(tài)下只有引力透鏡才能才能發(fā)現(xiàn)，并且這個黑洞需要剛好經過地球和某顆恒星的中間時候才會被發(fā)現(xiàn)異常，全天區(qū)那么大，它來自何方估計只有鬼才知道了。
一旦它進入到能干擾到柯伊伯帶彗星類天體運動時，內行星就要遭殃了，因為大量的彗星可能會受到擾動進入大橢圓軌道運行，這將會給地球帶來很大的撞擊風險。
如果這個黑洞繼續(xù)進入環(huán)繞太陽的軌道，那太陽系就永無寧日了，也許太陽都有可能被它吞噬，行星軌道也會因黑洞的進入而受到擾動，估計到那會，人類除了從太陽系搬家外沒有別的好辦法。
不過這個橋段在《撤離地球》這部偽紀錄片中已經演示過一次了，只是在《撤離地球》中闖入太陽系的是一顆中子星，顯然中子星要比黑洞質量小，但因為它是個發(fā)光體，比黑洞要更容易被發(fā)現(xiàn)，因此至少人類能獲得足夠久的預警時間，制造巨型方舟逃離地球。
