黑洞被科學家發現，竟是因為它“太亮”！

來源：揚子晚報網 發布時間：2019-04-10瀏覽：2780次

黑洞被科學家發現，竟是因為它“太亮”！

　　揚子晚報網4月9日訊（記者 楊甜子）4月10日晚上，我們即將見到黑洞的第一張照片。這無疑是歷史性的一刻，因為我們曾經在各種教科書或者科普讀物上見到的黑洞，都是來自科學家和藝 術工作者的設計和想象。黑洞到底有多“黑”？這張照片到底是怎么拍出來的？紫金山天文臺研究員劉四明應邀為讀者做了解讀。

　　疑問一：都叫“黑洞”了，科學家怎么知道它在哪里呀？

　　答案：黑洞不黑，反而“太亮”所以被發現

　　關于黑洞的提問，肯定望文生義從名字開始。很多人不禁暢想，黑洞一定很“黑”，科學家是怎么知道它的方位的呢？
其實，黑洞不黑，劉四明研究員告訴記者，黑洞被科學家發現，是因為它實在太亮了。“黑洞”的概念，最早是在1916年由德國天文學家卡爾?史瓦西通過計算 得出的，他發現，如果將大量物質集中于空間一點，其周圍會產生奇異的現象，即在這個空間點周圍存在一個界面——“視界”一旦進入這個界面，即使光也無法逃 脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰?阿奇博爾德?惠勒命名為“黑洞”。

　　黑洞的亮光，并不是自己發出的，這些光亮來自被黑洞的引力所吸引的熱氣體。黑洞有著非常強的引力，它能夠將周圍的氣體撕扯到它自己身邊，產生一 個圍繞黑洞旋轉的氣體盤，名叫吸積盤。 當吸積氣體過多，一部分氣體在掉入黑洞視界面之前，在旋轉磁場的作用下會沿著吸積盤轉動軸方向被拋射出去，形成噴流。 吸積盤和噴流兩種現象都因氣體摩擦而產生了明亮的光與大量輻射，這就是我們在各種黑洞的模擬圖片中見到的一圈圈的光亮。黑洞到底在哪里，這個問題自然迎刃 而解了。

　　疑問二：太空中到底有幾個黑洞？

　　答案：幾乎所有的星系都有一個非常大的黑洞

　　太空中的黑洞遠不止一個。劉四明研究員介紹，幾乎所有的星系都有一個非常大的黑洞。黑洞到底有多大呢？“小號”的黑洞質量大約是太陽的幾百萬倍，而“大個頭”的黑洞，質量能達到太陽的幾十億倍。

　　選個“大塊頭”來拍照片，成像效果應該會更好一些吧？這個猜想在天文學上是個誤區?？茖W家選定“模特”的標準，不是看天體質量的大小，而是根據 天體在天空中的張角來決定。劉四明以本次被“拍照”的兩個黑洞為例，其中一個黑洞在銀河系的中心，約為400萬個太陽質量。另一個黑洞則在一個射電星系， 約為40億個太陽質量?！吧潆娦窍道锏暮诙催h比銀河系的要大，我們從地球上看過去，觀測的距離也更遠，但是在成像時，兩個黑洞的大小是差不多的?！睘榱朔? 便讀者理解，劉四明以大家常見的太陽和月亮舉例，從地球上看過去，太陽和月亮差不多大，但實際上太陽遠比月亮要大得多，這就和太陽與月亮到達地球的不同距 離有關。

　　疑問三：科學家們為什么這么執著給黑洞拍照片？

　　答案：沒有什么比照片更適合證明黑洞的存在

　　根據媒體公開的信息，科學家們給黑洞拍照的過程長達兩年之久，為什么科學家們要這么執著給黑洞拍照呢？劉四明解釋，科學界給黑洞拍照的念頭，至 少存在了30年了。愛因斯坦在相對論中就曾經預言過黑洞的存在，盡管科學界已經普遍達成共識，但對于公眾來說，還是有著質疑的聲音。怎樣更好的證明黑洞的 確曾在？拍張照“有圖有真相”肯定最有說服力。
然而，這張照片的拍攝難度可不是一般的大。黑洞離我們實在太遠了，哪怕是“夠檔次”的天文望遠鏡，分辨率依然不夠?？茖W家們估計，至少得地球那么大的天文望遠鏡，才能達到給黑洞拍照的條件。
現有的單個望遠鏡肯定是不夠了，咋辦？這一次給黑洞拍照，科學家們就想出了“化整為零”的方法，麻省理工學院的科學家們聯合了其它研究機構的科研人員，開 展了“事件視界望遠鏡”項目，在全球多地布下了8個亞毫米射電望遠鏡，同時對黑洞展開觀測。今天晚上大家看到的黑洞“真容”，就是望遠鏡“8兄弟”齊心協 力的結果。

　　疑問四：黑洞真的“長這樣”？

　　答案：這張照片的“精細程度”未來還能升級

　　黑洞到底“長啥樣”？這么多年來，科學家們有過不同的觀點，噴泉、甜甜圈甚至是一塊石頭的模樣，都曾經被人“提名”作黑洞的外形。在科學上，黑洞的本質其實只是一個“奇點”——體積很小，卻擁有著超大的質量。
大家將要見到的照片，將會是黑洞“人生”中的第一張照片，和大家想象的按個快門，咔嚓一下的成像并不一樣，這張照片“洗照片”的過程比“拍照片”還要艱 難。劉四明介紹，此次的“拍攝”是科學家們的一次實景“描繪”，來自8個觀測點的天文望遠鏡將觀測到的電磁波集中“反饋”，利用對這些電磁波信號的分析， 科學家們可以獲得和黑洞附近高溫物質分布有關的一些物理量，再結合多年來不斷完善的黑洞理論模型，通過模擬觀測過程，模擬量可以和觀測量比對，得到黑洞成 像。
但劉四明認為，由于這些數據來自8個觀測點，因此照片在“精細程度”上是需要打個問號的。未來，伴隨著科學技術的更加成熟，我們或許能夠為黑洞拍出“清晰 度”更高的照片。劉四明表示，逐步解鎖對黑洞的認知，將有助于我們理解星系的形成和演化，銀河也許不再那么神秘陌生了。

　　腦洞時間：掉進黑洞是怎樣一種體驗？

　　關于黑洞的腦洞一直都沒有停止過。知乎網友開帖討論“如果真的掉進黑洞，過程和看到的景象是《星際穿越》中所演的這樣嗎？”但真實的結果很骨 感，掉進黑洞，你想象的“穿越時空之旅”也許并不存在。紫金山天文臺劉四明研究員表示，這種假象在理論上有一定的可能性，但在天文觀測上還沒有發現足夠的 證據。因此，《星際穿越》的腦洞，咱們還可以繼續開下去。