据说黑洞是不可以被看到的,那么为什么《星际穿越》中的黑洞可以被看见呢?

镜像宇宙



黑洞因为本身引力太强,导致每秒三十万公里的光都飞不出黑洞的引力范围,所以在可见光波段是看不到黑洞的存在的,但是由于黑洞本身一直在吞噬周围的天体,天体在进入黑洞时会留在吸积盘上被黑洞的引力以光速摩擦,摩擦摩擦就发光发热了,所以我们能在《星际穿越》中看到黑洞的轮廓。

但是电影中看到的黑洞是正在“吃饭”的黑洞,如果黑洞吃完了那么就不会被我们用肉眼看到了,黑洞是不会无休止的吞噬周围的物质的,而是根据黑洞本身的视界大小而决定的,视界之外的物质是不会被吸近黑洞里的,所以主角等人的飞船可以在黑洞周围飞行。


现在的科学家们观测黑洞时都是根据天体的运行轨迹来判断的,如果一个恒星围绕着一个看不见的引力源进行旋转,那么就能确定这个恒星的周围存在黑洞。

不过目前为止我们从来没有看到过黑洞在“吃饭”时的可见光图像,《星际穿越》中的黑洞是特效加上物理学家的描绘所制作出的最接近真是的黑洞场景。

《星际穿越》中黑洞周围的时间膨胀效应也带给我们震撼的感觉,我直接还记得库柏那句“珍惜时间吧,一小时七年呢!”主角一行人从行星重新回到飞船后,里面的黑人科学家已经老了几十岁了,黑洞周围的时间让我们真真切切的感到了“弹指一挥间,沧海桑田”


宇宙探索未解之迷


确实如此,黑洞在理论上是无法被看到的,而《星际穿越》中的黑洞似乎是可见的,这是否有矛盾呢?

事实上,这并不矛盾,这并非电影的夸张表现手法。《星际穿越》所描绘的黑洞景象是基于广义相对论,通过计算机模拟出来的,这是非常符合现实的。

广义相对论表明,大质量恒星在晚年发生强烈引力坍缩后,会把自身挤压成一个黑洞。黑洞很特别,它们的质量集中在中心的无体积奇点。而该奇点会强烈弯曲周围的空间,使得光在一定范围内无法逃脱出去,所以黑洞是无法通过电磁波直接观测到。黑洞的表面被称为事件视界,这是黑洞内外的时空界限。

在某些情况下,黑洞可以间接发光。黑洞产生的强大潮汐作用会把靠近它们的任何物体都给撕碎,这些碎片就会绕着黑洞旋转,形成一个吸积盘。在吸积盘中的物质不断螺旋穿过事件视界掉入黑洞的过程中,互相剧烈摩擦的物质就会制造出强大的电磁波,从而使吸积盘发光。

在《星际穿越》中,卡冈图雅黑洞是一个质量为太阳1亿倍的超大质量黑洞,在它周围有一巨大的发光吸积盘。我们所看到的其实是黑洞周围的吸积盘,而不是黑洞本身。


火星一号


黑洞的确是不可能被观测到,各种电磁波都无法探测到黑洞,因为黑洞的逃逸速度大于光速。但黑洞的事件视界之外,就是逃逸区,这里的光可以逃逸。

这就说明,如果黑洞在吸积物质的时候,就会将大量的物质留在吸积盘上,以接近光速的速度摩擦,产生高温热量。因此这部分是发光发热的,可以被我们观测到。黑洞也只有在进食的时候,会被我们观测到,而我们观测到的也是黑洞的吸积盘,而不是黑洞本身。

在星际穿越中,黑洞是可以被看见的,这也是因为黑洞周围的物质被加热到高温。黑洞事件视界里面的情况是肯定看不见的,能看见的也是吸积盘上的物质。

如果黑洞没有进食,是无法直接观测的,只能通过间接方法探测,比如引力作用等。如果一颗恒星绕着一个看不见的物体旋转,那么这必然就是黑洞了。


川陀太空问答


虽然无法直接看到,但黑洞在宇宙中是存在的。当大质量的恒星塌缩,将物质不断压缩在一个体积极小的空间内,就得到黑洞这样密度极大的天体。其引力非常巨大,造成表面附近的时空极度弯曲,此时,连光线都因时空弯曲而无法逃逸,当然我们无法直接看到黑洞。

黑洞内部的中心,也被称为奇点,具有无限大的密度,人们无法预计哪里会发生什么,目前所有的物理定律在那里也都失效了。

在靠近黑洞的区域会存在一个事件视界,就是相当于逃逸速度等于光速的一个球面。事件视界也相当于一个时空的分界线,在这个视界以内,光都无法逃逸,更不要说其他的任何物质了。在视界以外才是人们可以探知的领域。

同时,黑洞在吸引和吞噬物质时,物质在掉入黑洞时会形成吸积盘,巨大的引力使得掉入黑洞过程中的物质摩擦加热,释放出X射线,从而可以被X射线望远镜所检测到。


量子实验室


事实上,所看到根本就不是黑洞,而是黑洞吸积盘和黑洞视界。黑洞确实看不见。

黑洞吸积盘是被黑洞撕碎,以黑洞为中心,高速围绕黑洞视界边缘运动的弥散物质。而所看到的中心黑黑的,那是黑洞视界。也就是我们不可观测里面情况的地方。



黑洞黑洞,这里我纠正一点,不是说你看到的那个黑黑的洞就是黑洞,如果那就是黑洞的话,对于黑洞的定义就要改改了,就不再是定义黑洞密度无限,而是可以计算黑洞密度的。那只是黑洞视界。


目前,我们能够通过史瓦西半径公式逆向推导是可以计算黑洞质量大小。既然能够已知质量,再加上黑洞直径,测算密度是很简单的。所以问题在于,我们所看到根本不是黑洞本体,只是视界范围,躲藏在视界里的黑洞到底有多大,无从得知,也就不可能知道黑洞直径,测算密度也就无法谈起。

所谓黑洞视界,说白一点就是黑洞强引力区,这段区域引力强大到光线无法逃脱,根据引力作用大小和距离平方成反比例,只有距离足够,黑洞引力作用小之后,光线才能逃逸。

举个例子,假设一下一个黑洞直径一米,但是在它直径范围一千米内,引力强大到光无法逃逸,形成一个直径一千米的无法观测区域,但我们不能说这无法观测的一千年空洞就是黑洞。

所以,黑洞是无法观测的。


良良引力波


图:普通的黑洞(周边的光线畸变是引力透镜所引起的)


笔者看了其他的回答,几个朋友回答都是正确的,但是没有那么准确。笔者给一个“权威”的回答吧。为什么是“权威”的回答呢?因为下面的答案是电影里的这个超级黑洞卡冈都亚的创造者基普.索恩告诉笔者的~索恩专门写了一部与电影同名的书来介绍他是如何创造电影中的世界的。强烈推荐这部由索恩写的《星际穿越》!看了书以后再看一次电影,你就会发现电影里面的一些细节相当有趣。

图:基普.索恩
(2017年诺贝尔物理学奖获得者之一)

电影《星际穿越》是一部非常硬的科幻片,电影里面关于科学的每一个细节都是经过计算或者是有一定的科学依据得出的。电影中的超级黑洞也是通过计算得出来的。

图:黑洞卡冈都亚

导演诺兰为了达到在那颗行星上的1小时就等于地球上7年的戏剧性效果,让索恩创造一个能达到要求的黑洞来。索恩当时非常震惊,他认为这是不可能的。但导演坚持这样干。经过一番思索,索恩找到了解决办法。

这个黑洞必须以非常快的速度旋转,快到只比理论上的极限速率慢100万亿分之一秒,如果不慢这一点,黑洞将变成裸奇点~这可能是物理定理不允许的。这样就解决了“天上1小时,地上7年”的问题。

由于黑洞卡冈都亚巨大的引力,时空弯曲得十分强烈(高速的旋转和质量引起的),使得光会被困在视界外的轨道上(逃逸速度仅比光速慢一点),围绕着黑洞转动。需要非常长的时间才能逃离出来,这就形成了被索恩称为的“火壳”(见上图)。

当然,黑洞肯定会有一个吸积盘。吸积盘中的物质掉落过程中会辐射出能量来,也使得它能被看见,但这是普通的黑洞,看起来肯定是没有黑洞卡冈都亚如此绚丽。
图:卡冈都亚的结构


讲科学堂


黑洞本体看不见,但是它周围物质能看见,另外它产生的一些效应也能看见。

《星际穿越》里看见的黑洞周围的一圈光环是该黑洞的吸积盘。根据科学顾问的设定,电影里的黑洞是一个高速自转的超大质量克尔黑洞,黑洞在高速自转时会拖拽周围时空,导致周围时空成螺旋状围绕黑洞,当物质包括光子靠近黑洞时,并不会马上落入黑洞,而是会被时空带着绕黑洞旋转从而螺旋落向黑洞,因而形成了围绕黑洞外的一个物质盘,称为吸积盘。由于吸积盘内不同半径区域的转速存在差异,越靠近黑洞,转速越高,离黑洞越远,转速相对较低,这样物质在绕转过程中由于速度差产生摩擦而辐射出大量光子,其中一部分就会往黑洞外辐射,所以吸积盘是明亮的。

这个吸积盘实际上是在黑洞自转的赤道平面上的薄薄一层,类似土星光环那样,高纬度和两极是没有的,那电影里的黑洞上下的一圈是什么呢?答案就是黑洞周围的时空弯曲导致黑洞后面的吸积盘发出的光线被弯到前面来了,这属于黑洞的引力透镜效应。也就是黑洞的整个表面在一个方向上都可以完整看见。当然黑洞是黑的_(:D)∠)_所以也就只能看见吸积盘了。

吸积盘有引力透镜效应,同样没有吸积盘其实也有引力透镜效应,只要黑洞附近存在强光源,比如恒星之类的,那么因为黑洞的弯曲效应,同样会在黑洞周围形成一个光圈,当然光圈的形状会随光源所在位置不同变化而变化,如果恒星在黑洞正后方,那么光圈就是个正圆圈(◔◡◔)



这是肉眼观测黑洞的另一种方法。不过由于这种效应较为微弱,除非光源正好在黑洞正后方,否则远距离比较难观测,因为光圈会随光源、黑洞、观察者夹角增大而变弱。

话说,在n年前当我买天文望远镜的时候,就想观测这种光圈来发现黑洞ʘᴗʘ因为书里都说看不见,但我明明觉得这样是可以看见的•ᴗ•结果事实证明我想多了_(:D)∠)_这种玩具级的天文望远镜连天王星的光环都看不见╮(╯_╰)╭


星宇飘零2099


理论上黑洞是漆黑一片,如果黑洞周围再没有强光源,那么黑洞真的就完全隐匿于时空背景之中,一片黑暗,完全看不到其踪迹。



但是如果黑洞一直在吞食物质,则就会被看见。因为黑洞吸收物质的时候,物质会被引力拉扯到黑洞视界之外的吸积盘上面,然后被黑洞巨大的引力压缩体积并围绕着黑洞旋转,最终螺旋式地进入黑洞之中。在吸积盘上面由于物质被压缩,原子结构都可能会被“压碎”,因此会像核聚变一样产生能量和各种射线。巨大的能量会加热物体发光,因此黑洞就可以被我们看见了。当然了,这种看见的并不是黑洞本身,而是黑洞视界之外的情景,或者说是吸积盘的样子。黑洞视界之内什么也看不到。



黑洞吸积盘除了发射可见光,剩下的大部分都是x射线,所以一个人即便在黑洞外面没有被引力撕碎,也会受到巨大的x光辐射,性命不保的。



而电影上可以看见黑洞,也是因为黑洞吸积盘上面还有物质,所以才能够被看见。当然了,电影上面也交代了,男主角进入的黑洞是一个温柔的黑洞,所以可能吞东西慢一点,导致黑洞周围一直很亮。


科学探秘频道


大家说那么多其实没用,没明白提问者的原意。我明白楼主的意思,楼主把黑洞的"黑色"看做一种颜色,所以觉得黑洞是看得见的。其实黑色就是不是一种颜色,天体不向外发光就是黑色的。

例如下图的黑洞(图片来自网络侵删)中间黑色部分是被黑洞视界所覆盖,由于引力太大把周围时空都扭曲了,包括路过的光。所以产生了如下形状



用户5109748523120


太天真无知。不要把科幻同科技混为一谈!


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