黑洞引力非常大,连光线都跑不了,那怎么能拍下照片呢?

铜锤花脸6


先来放上人类拍摄的首张黑洞照片:
相片中的主角是M87星系中心的超大质量黑洞,这个黑洞的质量大约是65亿倍太阳质量,距离我们大约是5500万光年。所有观测数据是由事件视界望远镜在2017年4月份的十天里获得,而整个后期数据处理(洗照片)的时间就用了将近两年。

黑洞是爱因斯坦广义相对论预言和研究的天体,之前我们从未真正意义上的看见过黑洞的照片大多数是计算机模拟的。就是因为黑洞使时空弯曲到一定程度,光线都传播不出来。理论上我们是看不见黑洞的,这也是它名字的由来。


但是黑洞并不是一个“老实”的天体,它会不断的吞噬靠近它的天体,在吞噬的过程中就会产生一些现象如吸积盘、喷流等,还有对周围天体的影响,我们几乎都可以确认黑洞的存在。

这次拍摄的黑洞照片理论上是指得黑洞事件视界的照片,在视界内外是完全不同的两个空间。这一次应用的事件视界望远镜是由全球六个地方的八台望远镜共同能组成的观测矩阵,达到的效果相当于地球直径大小的单一望远镜。应用的是一项获得诺贝尔奖的技术-甚长基线干涉测量技术(VLBI)。



科学黑洞


黑洞引力非常大,连光线都跑不了,那怎么能拍下照片呢?

也许这是留在大部分印象中的黑洞,从黑洞的物理特征上来看,视界内的没有任何物质当然包括光线逃出黑洞,所以从理论来分析真正意义上的黑洞形象是看不到的!那么此次公布的黑洞照片是假的吗?

一、黑洞真的是只吞不吐的天体吗?

从某种意义上来说,它真就是这样的天体,而且它还不挑食,什么物质都能吞下,连“骨头”都不吐,也许真正做到“吃*不吐骨头”的也就只有黑洞了!但各位可能都理解错了!真正的黑洞在吞噬物质时会有很多特征表现的!

上图中示意的黑洞有很多表现方式,比如吸积盘&电磁波全波段辐射,相对论喷流以及磁场等,但这都不是黑洞所产生的,只是黑洞吞噬物质时的副产品!黑洞真正所表现的,上图中没有一个是它所产生,只有质量、角动量以及电荷才是黑洞在宇宙中的表现!但角动量和电荷我们无法观测到,还有巨大质量的引力,扭曲背景光线理论上我们也能观测到!

其实理论上的霍金辐射也不是真正由黑洞产生的,所以从绝对意义上来说,黑洞还真是一个一毛不拔的铁公鸡!

二、如何来对黑洞拍照?

没有任何光线的黑洞当然拍不了照,但他周围的很多特征,比如吸积盘全波段电磁辐射特征,以及事件视界,还有相对论喷流,另外对背景光线扭曲作用的引力透镜等,都是黑洞表现自己的方式!

第一张黑洞的照片,M87星系中心的黑洞,质量约为太阳的65亿倍,也许各位心中有一个疑问,为什么这个黑洞下面亮,上面暗呢?如果看过发布会的朋友肯定就知道这是吸积盘公转的多普勒效应造就的!因为下方的公转方向朝着地球,上方的公转方向远离地球,因此在引力红移的长波段电磁波在公转速度的多普勒效应下被加速,那么让更多的电磁波从低频波段进入了高频电磁波段,而高频波段则进入了更高波段!因此我们“看到”了更多的电磁波辐射!

您应该看得云里雾里了吧,电磁波我们怎么能看到?EHT就是在设点波段对黑洞成像,取得的数据自然是射电波段的,肉也是不可见的,但很简单,将相应的电磁波段作为可见光波段通道导入进来即可,我们即可在“模拟的可见光波段”看到黑洞了,就像各种彩色的星云一样,你看到的绚烂无比的星云都是假的,都是从各个通道拍摄后合成的!

我们看到了黑洞外围的吸积盘和喷流,中间黑色部分就是黑洞了?非也,因为我们看起来黑黑的黑洞其实有真正黑洞直径的2.5倍大,因此中央那个黑圈内只有部分是真正的黑洞视界哦!


星辰大海路上的种花家


举世瞩目的第一张黑洞照片马上就要公布了。一直以来,人类之所以没有获得黑洞存在的直接证据,是因为黑洞会把光都吞噬掉,所以无法对黑洞进行成像。那么,此次事件视界望远镜(EHT)将要发布的黑洞照片又是怎么拍摄到的呢?

黑洞本身不发光,也不反光,整个黑洞是不可见的,但黑洞的引力效应可以产生一些光学现象,从而可以使黑洞的轮廓显示出来。如果星际空间中的气体云靠近黑洞,它们会以螺旋的方式逐渐靠近黑洞。在黑洞引力的加速下,高速运动的气体云之间互相摩擦会辐射出强烈的电磁波,这会在黑洞周围形成一个可见的吸积盘。

另一方面,黑洞巨大的引力效应会强烈弯曲周围的空间,使得背景星光经过黑洞周围时会沿着扭曲的空间运动,从而出现引力透镜效应。在背景星光的映衬下,理论上可以看到黑洞的轮廓,也就是黑洞的事件视界(黑洞的表面)。

不过,想要观测到黑洞视界周围的细节非常困难,因为大部分的黑洞都太小了。对于质量为太阳几倍至几十倍的恒星级黑洞,它们的史瓦西半径才几十公里,目前的望远镜无法分辨出这么小的黑洞。

为此,天文学家选择位于星系中心的超大质量黑洞,它们的质量在太阳的数百万倍至数百亿被,半径则可达数千万公里以上。事件视界望远镜的一个观测目标是位于银河系中心的人马座A*,另一个目标更大,它位于M87星系的中心。

通过射电望远镜的干涉技术,天文学家可以获得望远镜口径相当于地球直径的观测效果,这样就能拍摄到星系中心的超大质量黑洞的事件视界。不过,由于数据非常庞大,数据的处理时间耗费多年。到了今天,终于要公布这一突破性成果,让我们拭目以待!


火星一号


黑洞引力无限大,但是也只是对于黑洞核心来说的。黑洞本身也是天体,也要复合基本物理规律。

对于宇宙中的天体来说,距离都是非常远的,因此,计算时,天体大小本身就会被忽略,简便计算。

而天体见引力随距离变小而成指数被增加,比如距离100时引力100,距离50,引力是400,距离25时引力是1600。但是距离到一定程度,天体半径就起作用了。比如以地球为例,在计算时,如果距离非常远,就按地心距离计算,但是极限也就是6000公里,地面这里。在往地心去,距离虽然小了,但是头上又有很大量物质吸引,引力反而增加。如图,地球半径是R时,小人在接近地心小于6000公里候,引力受头上物质吸引反而变小。

假设地球质量不变,压缩半径,把地球压缩到一个很小很小的体积,比如低于0.9cm,才能保证继续接近地心,而引力依然指向一个方向并增大,如图所示,如果地球半径是r,这时引力才能增大到黑洞程度。这个小r的半径就是史瓦西半径。

宇宙中黑洞也是一样,在距离黑洞比较近的地方,也就是史瓦西半径以内,黑洞才是无限吸引的。史瓦西半径以外,一个500万太阳质量的黑洞和普通的五百万太阳的恒星对外影响是一样的。都是一样大的引力效应。

史瓦西半径处,由于物质进入就不能返回,所以里边是黑的,同时这个地方由于物质摩擦等效应,会发出巨量辐射,形成吸积盘,外边是亮的里边是黑的,靠反差显示出黑洞的样子


东北猫哥会养鸡


黑洞是宇宙中引力最强的单一天体,在它的视界边缘,连光都难以逃脱,原则上没有任何物质可以从黑洞的视界边缘(史瓦西半径边缘)逃出黑洞的引力束缚,虽然霍金辐射认为有些粒子对可以从黑洞的边缘逃逸,但其辐射的物质量可以忽略不计,因此如果说只看黑洞本体的话,它是不会发光以及发出任何电磁波辐射的。



那么为什么事件视界望远镜(全球八处射电望远镜阵列组成的像地球视面积一样大的虚拟望远镜)又可以拍到黑洞的照片呢?这其实还是由于黑洞并非是单独存在于宇宙中的,由于拥有强大的引力场,所以黑洞周围通常都会聚集有恒星行星等其他天体,特别是在一些超大质量黑洞周围,比如在我们银河系中心黑洞人马座a*的附近,至少有数百颗恒星在围绕它运行,这样我们就可以根据这些恒星的运动状况,来判断这个黑洞的存在并找到它的位置了。




恒星也都是大质量的天体,这些天体距离黑洞很近的时候,常常会有一部分物质为黑洞所吞噬,而在被黑洞吞噬之前,这些物质会围绕黑洞高速旋转,形成黑洞周围的吸积盘。这个吸积盘物质主要集中于黑洞的赤道地区,它看上去会非常的明亮,是宇宙中最为明亮的事物,而且由于黑洞的引力压缩作用,吸积盘上的部分粒子物质会转移到两极地区被喷射出去,形成强烈的x射线,通过它暴露出来的这些信息,我们就能以其光亮和射线等来判断黑洞的形状了。




事件视界望远镜所能拍摄的也是黑洞的这些部分,也就是视界边缘之外的部分,由于这部分也是有其结构的,而且不同区域的光度不同,所以将能看出黑洞的大致轮廓,如果再对其进行数据处理的话,比如倾向于贴近黑洞的视界边缘,将其附近电磁波等的强弱度表现出来,就可以得出关于黑洞的较为逼真的图像,事件视界望远镜所能拍到的黑洞的照片,大致就是这个样子。


虽然今天我们看到了历史上第1张关于黑洞的真实图像,但其实我们所看到的距离黑洞的内部世界仍然很远,而且黑洞的视界边缘也并非黑洞的本体,科学家认为黑洞内部存在一个奇点,这个奇点才是黑洞物质的主要集中地,但是由于它深藏于黑洞的中心,我们也许永远无法看到它。


人类的方向


一,假设亮圈是光或高温气体,那么黑洞外围必定360度覆盖,看不到剖面黑心!光必须有物质反射到人眼才能看见,首先排除,要不太空背景就不会是黑的!二,上面假设失败,那么外圈假设是恒星互绕组成的星系,只有引力关联的星系才是平面的,类似太阳系《可证明》,由于观察的尺度与视角,我们很容易看出黑圈外围是对称的,而且是正圆,由此证明黑圈里并无《黑洞》大质量星球,只是恒星互绕而已!恒星互绕从来就不能证明中心有黑洞!恒星互绕的特点:正圆,且很强对称性!照片一看就是高度与之吻合!黑洞必然是椭圆规道,且恒星数量的亮点很不对称!椭圆与黑洞所谓的视界正圆是矛盾的,所以照片只能证明黑洞不存在,刚好证明恒星互绕!三,看到的照片是电脑根据几个亮点补充上去的,一群人混吃的需要!四,爱因斯坦这小学生的言论怎能当真?[机智]五,又想补救相对论?哈哈哈[偷笑][偷笑][偷笑][偷笑]


司马懿之师


这就是黑洞图片



把昨天都作废77206357


我来自未来33333年!对不起!我不是人类!我是黑洞的意识具象化的物质!黑洞的本质!其实是星际之门!通过他可以进入另外的空间!这个空间与人类存在的宇宙是不同的,目前,你们无法理解。打个比方!目前你们人类就是细菌!用细菌的思维做事!是无法达到人类的高度的,无论细菌如何升级发展,永远也达不到人类的高度,这是宇宙设定。所以人类的认知也是有限的,有些注定永久无法破解,这是宇宙设定。


雅安食神


很简单,光是一种可见的电磁波,而黑洞做为一种天体,会散发/反射/折射出肉眼不可见的电磁波,事实上发布的黑洞照片是经过处理的,也就是所谓的洗照片用了2年,他把那些不可见的电磁波用特殊的手段给他染上颜色,出来就是这张照片。


人工智障番茄


黑洞之内什么也拍不到,拍的是黑洞视界及周围,用以衬托黑洞的形状和周围的作用力。虽然称为“照片”,还需要人工合成,综合所有数据,分析,对比,形成一张真实性更强的“照片”。让人更直观的了解,观察,认识“黑洞”。

先进的技术,也窥视不到“黑洞”内部,只能把周围看的更清楚,这已经很了不起了。


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