昨日公布了黑洞的照片,距离我们5000多万光年,那看到的图像是5000多万年的吗?

数字先生67


嗯……理论上来说应该是这样的,但是我们对天文学和物理学的知识跟专业的的比较起来简直连扫盲的级别都没到,我相信,这个问题回答起来,如果严谨的去对待科学,如果不是专业人士,所有答案只能仅供参考。

其实,出了这个问题以外,更值得我们赞叹的是理论的东西被证实了,我们应该佩服的是爱因斯坦这位神级人物的智慧,从引力波到黑洞,爱因斯坦在那么多年前就可以在脑子中想到,我们多一点敬佩和去关注关注他的故事。

这几天,黑洞的消息全是炸开了花,总之,小时候幻想中的东西竟然在在长大后一睹真容,这才是我们应该值得开心的地方



职业半吊子dilettante


人类历史上的第一张黑洞照片已经于2019年4月10日晚上9点公布了,人类第一次目睹了黑洞的真容,而这个黑洞,距离地球足足有5500万光年。


我们都知道,光的传播是有速度的,那么也就意味着,距离地球5500万光年的黑洞,我们拍到的它的照片,实际上是它5500万年前的样子,只不过光线经过了5500万年才传播到了地球而已。这个黑洞,距离地球很远,当然质量也是异常惊人,达到了太阳质量的65亿倍,如果把它放在太阳系,那么太阳系很快就会被其吞噬得一干二净。

黑洞是广义相对论预言的产物,当黑洞的照片被公布的时候,人们又一次惊呼,爱因斯坦又对了,的确,爱因斯坦作为一个天才的理论物理学家,他的一生中提出的很多个理论,很多尚没有被完全证实。还记得几年前引力波被发现的时候,人们就意识到广义相对论是正确的,因为引力波正是广义相对论的一个非常重要的预言。这一次,由爱因斯坦广义相对论推导出来存在的黑洞,又一次使科学界沸腾。


其实早在18世纪末期,就有两位科学家,一位是拉普拉斯,一位是米歇尔,他们就已经根据经典力学预测出了宇宙中存在一种奇怪的天体,这种天体质量足够大,以至于引力场很强大,强大到连光线都无法从其表面逃逸。后来爱因斯坦提出了广义相对论,德国有一个名为史瓦西的科学家根据广义相对论计算出了一种天体,这种天体可是吞噬一切在其临界视界之内的物体,就连是光也一样,这种天体就是我们所说的黑洞了。

黑洞被认为是无法被直接观测到的,因为前面已经说过了,黑洞连光线都不放过,但是我们却可以通过黑洞对周围物质的影响判断黑洞的存在。比如这次所公布的黑洞的照片,我们可以看到,照片的中心是黑色的,这个就是黑洞的临界视界,在三维空间中它是一个球体,但是我们也可以看到,在黑洞之外是一个红色的圈,这个就是黑洞的吸积盘了,简单来说,黑洞在吞噬恒星的时候,会将其气体物质一点点吸过去,在吸的过程中,气体物质的运动速度越来越快,同时气分子之间的碰撞摩擦越来越多,导致吸积盘上的高能粒子,会发出x射线和γ射线,也就可以被望远镜观测到了。


但是这个黑洞的确距离地球太远了点,足足5500万光年的距离,哪怕是光线也需要走5500万年的时间才能传播到地球。为了拍到这个黑洞的照片,科学家可是利用了位于全世界各地的八个太空望远镜联合起来,以制造一个虚拟口径差不多为地球直径这样的一个巨型天文望远镜才达到这一目的的。有人说为什么不拍摄银河系内的黑洞呢?毕竟它们距离我们更近,但是问题在于我们本身处于银河系中,如果拍银河系中的黑洞的话,可能会受到一些周围天体的干扰。其实照片两年前就已经被拍出来了,只不过科学家利用了两年的时间反复核实,才最终发出准确无误的黑洞照片。


镜像宇宙


是这样的

M87星系中的黑洞距离我们大概有5500多万光年,从地球上发出一束光,需要5500多万年才可以到达M87黑洞,如果考虑到空间膨胀效应,那么时间会更久。

看到这个问题,我感觉回答光年的含义比回答题目更有科普意义。

什么是光年?

顾名思义,光指光速,年指时间,速度乘以时间就是长度。所以光年是长度单位。


在光年定义中,光速是指光子在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方传播的速度,取值每秒299,792,458米。光年中的时间因素年是指儒略年,儒略年是西方社会早期使用儒略历中年的平均长度,定义的数值为365.25天,等于31,557,600秒。

光年有多长

我们知道了光速是每秒299,792,458米,儒略年是31,557,600秒,所以简单相乘就是一光年的长度,等于9,460,730,472,580,800米。回到题目中,我们也就可以把M87黑洞和地球的距离换上成米了,等于520340175991940000000000米。虽然这个数字很壮观,但是既浪费笔墨又浪费纸张,还容易出错,所以直接用5500万光年描述这个距离省时省力。

为什么有光年而没有声年?

主要有两点。

1、光年作为一个单位,那么它必然包含了一个常量,这个常量就是光速,爱因斯坦的相对论告诉我们光速是宇宙中的固定值,不会因为参考系的改变而产生变化,而声速却是不尽相同的,声音的传播速度受介质影响,固体中声速>液体中声速>气体中声速。

2、相较于光速,声速实在是太慢了。钢铁中声速约为5000米每秒,我们可以计算一下M87与地球大约多少声年,520340175991940000000000÷5000÷31557600= 3297 717037999.97声年,约三万多亿声年,显然没有用光年方便。


在天文学上,对于描述恒星与系内行星的距离用光年又不太合适,所以又有了“天文单位”、光分等长度单位,科学家把地球到太阳的平均距离定义为"1天文单位",把光在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方,传播一分钟的长度定义为光分。1天文单位(以A.U.表示)=149597870千米,一光年约等于63240天文单位,1光分 = 17987547.5km。


显而易见,光年是长度单位,所以回到题目中,M87星系黑洞事件视界外的光线传播到地球需要耗时5500万年左右,我们看到这些光线传播而来的信息也是5500万年前的信息,这还不考虑宇宙时空的膨胀效应,由于宇宙中光速为速度的极限,所以信息的极限速度也是光速,光锥之内就是命运,想看的现在M87星系黑洞是什么样子,那就等5500万年后在地球上重新架起事件视界望远镜吧。


感谢您的浏览,我是漫步的小豆子,期待您的关注。


黑洞图片来源于欧洲南方天文台,不是视觉中国,谢谢。其他图片来源于网络,侵删。


漫步的小豆子


我个人猜测黑洞其实就是另外一种形式的能量转换的过程,也就是说宇宙的整体能量物质是不变的,但是宇宙中却存在着各种能量释放或者转换的过程,恒星燃烧释放是一种能量转换的过程,而黑洞的吸收其实也是一种能量的转换过程,黑洞其实就是现有常见的物质和能量转换成为另外一种我们目前还没办法完全了解的物质的过程。



比如说我们宇宙中存在着许多能量我们还没有真正的完全发现,就好比为什么星球明明有重力,但是为什么能悬浮着,到底是什么样的力量导致星球支撑星球悬浮和运动,这种能量是什么样产生的,这种能量会消耗掉吗,这种能量来自哪里,这些我们都没办法解释就好比我们科学猜测暗物质的存在一样,暗物质的形成会不会跟黑洞有什么关系,是什么样的能量在维持整个宇宙正常运转。


而宇宙里面的天体形成的原因是什么,是什么样的能量导致天体的形成和毁灭,天体的运转当然也需要能量,这些能量是怎么样形成的,会不会跟黑洞有关,其实我个人猜测黑洞并不是所谓的时间和空间的隧道,反而更像一个有着固定运行方式的一个能量转换机器或者说工厂也可以说是天体。

黑洞代表着毁灭和死亡,但是也代表着能量的新生,也就是说通过死亡毁灭的方式获得新的能量生成的希望,就好比人身体里面的细胞死亡和新生的过程类似,我个人认为黑洞属于维持宇宙能量平衡的天体,而光在宇宙里面也只是一种能量而已,所以也逃不了被黑洞转换的命运。



当然现在的科学认为黑洞是一些巨大的恒星毁灭后萎缩坍塌形成的,但是没办法说明天体坍塌后击穿了空间形成黑洞,但是是什么维持黑洞的巨大能量运转,黑洞后面肯定是链接着一个储存或者运行释放的空间就好比水中漩涡一样,而而很有可能黑洞后面的空间其实就是能量被转换过后的的释放空间。


至于这次首次发现拍摄出来黑洞的存在,也证明了爱因斯坦的相对论和霍金的黑洞理论,这个黑洞是大约5000万光年外的一个黑洞,对于现在这个黑洞的样子很多人都认为是5000万年前的样子,毕竟距离太过遥远,光要跑5000万年才能达到地球,而我们观测天体基本上都是靠光线来认定的,所以说这个黑洞旁边的光线是五千万年前的其实也没错。

但是要知道这些都只是人类的推论和计算,并不是真实的有绝对证据证明的,所以有可能会产生一些不确定性和偏差,但是宇宙中应该存在着一些东西速度比光线更快的,也有可能存在着一些物质能让光线跨越飞行速度远超本身速度的物质也不一定,只是目前没有办法发现也不一定,所以是不是真的看到的是5000万年前的景象其实真的不好说,以上都是个人猜测胡编,欢迎指正文明讨论,喷子和没有素质教养的人不要打扰。


无法超越的足迹


确实如此。此次观测到的M87星系中心超大质量黑洞位于5350万光年之外,我们看到的是5350万年前的景象。虽然光年用于表示距离,但这个单位也能反映出时间的信息,因为一光年表示光在一年之中所行进的距离。既然距离是5350万光年,这就意味着光行进了5350万年。

在天文学上,除了最为常用的秒差距之外,光年是另一个常用的长度单位,而且这个单位最通俗易懂。因为光在真空中的传播速度始终保持恒定,而且光速又非常快,所以把光速与一年的时间相乘,就能得到用于表示遥远距离的光年单位。通过计算可知,光在一年里所行进的距离将近10万亿公里。

此前,天文学家早已经测出M87星系距离银河系大约5350万光年。而这个超大质量黑洞位于M87中心,并且M87星系的尺寸远小于它与我们的距离,所以该黑洞与我们的距离也差不多是5350万光年。

虽然黑洞会把光吞噬掉,我们无法通过天文望远镜观测到这种极端天体。然而,黑洞的强大引力在吞噬周围物质时,会把物质加热到极高的温度,从而使其周围发出亮光。这些亮光可以映衬出黑洞的阴影,从而就能知道黑洞的存在。

由于M87星系距离我们5350万光年,这意味着中心超大质量黑洞的周围物质所发出的光需要5350万年的时间才能走完5350万光年的距离,最终到达地球被射电望远镜接收到。因此,我们所看到的其实是这个黑洞在5350万年前的景象。如今该黑洞什么情况不得而知,只有再过5350万年之后,当黑洞周围的物质在现在发出的光最终到达地球之后才会知道。

另外,如果考虑宇宙空间膨胀,M87星系所发出的光来到地球上需要超过5350万年的时间。因为这个星系随着空间膨胀正在远离银河系,但由于距离较近,它的退行速度不快,所以可以忽略空间膨胀效应。


火星一号


光线的飞行需要时间,要走过一光年的距离需要一年的时间,所以这束从黑洞位置发出来的光线要达到地球需要飞行5000万年的时间。

先要说的是,黑洞也是会发光的,虽然说黑洞的光不是从黑洞内部发射出来的,而是围绕黑洞飞快运动的吸积盘发出的光线,或者是因为黑洞产生的引力透镜作用对背景光线的捕捉和扭曲。

另外,黑洞吸积盘发出来的光线本身也会被黑洞的引力所扭曲,而呈现出来不同的状态。如下图所示,就是在电影《星际穿越》中根据物理学家的推算而画出的被黑洞扭曲的吸积盘的样子。

虽然光的运动速度在宇宙中是最快的,但是也不是无限大,所以跨过一定的空间也需要一定的时间。比如说太阳产生的光线要传播到地球上需要8分20秒的时间。

也就是说,我们在地球上看到的太阳,是太阳8分20秒之前的状态。如果此时此刻太阳突然熄灭,那么我们要等到8分20秒之后才能够知道这个变化。

这次拍摄的黑洞是M87星系的黑洞,这颗黑洞距离地球大概是5300万光年。“光年”这个单位是长度单位,意思是光走一年时间走过的距离,那么5300万光年的意思就是这段距离光需要走5300万年那么久。

所以,我们拍到的这张黑洞的照片就是黑洞5300万年前的样子【如下图所示】。当这颗黑洞发出这束光的时候,地球上的恐龙刚刚灭绝不久。

现在这个时候黑洞是什么状态我们不知道,就算是这颗黑洞此时此刻消失不见了,我们也需要等到5300万年之后才知道。

因此,宇宙的庞大、人类的渺小可见一斑。

【注】有人提到了宇宙的膨胀效应。确实,因为宇宙是在膨胀之中,所以严格意义上说,一个距离我们很遥远的星系,其中的光线传播到地球上的时间是不能严格按照距离/光速来算的。

但是像5300万光年这样的距离范围实际上是通过造父变星法测量出来的距离,比通过单纯的哈勃效应或者光线红移测量出来的距离要更有现实意义。另外,5300万光年位置天体产生红移/蓝移不是非常明显,速度大概是光速的0.5%左右,所以基本可以认为我们看到的就是5300万年前的黑洞。


SilentTurbine


黑洞是一个引力非常大的球!同时它的引力很不均匀。因为它的引力非常大,所以拉扯它周围的物质向它飞速的拉扯过去,由于速度快,物质向黑洞飞去的过程与周围磨擦产生了红光或者白光,速度快的是白光,慢的是红光,当物质到达黑洞时,已经成为了粉末。所以,整个黑洞是一个引力非常大的由各种物质的粉末组成的一个球!所以说,我们不要在研究黑洞了,因为没有任何意义!它只是一个引力非常大的球,当有一天它吸引过去的物质够多的时候,引力也就减小了,同时一个新的恒星或者行星就诞生了。所以说,黑洞只是一个星球制造器! 至于它引力的来源肯定是一个超级磁器!这个磁器的大小,有可能大也有可能小,我相信宇宙中肯定会有这种超级强磁的!


叶落无痕506


非常感谢“私房菜小彭”对老郭的信任和邀请。

先回答您的问题:昨天公布的M87星系中的黑洞照片,距离我们5500多万光年的距离,但是我们看到的图像并不是5500多万年之前的。

(尽管老郭不是学习宇宙学的毕业生,无法给出您精确计算的数值,但是我这样的判断是有根据的,您耐心往下看。)

我看了这个问题下面很多人回答都是认为距离多远,那么就应该是光走过这个距离所需要的时间。这样的思路是错误的,原因如下:

首先,我们必须要考虑星系的退行速度。

我们都知道,我们的可观测宇宙是920亿光年左右,我们的银河系的直径大约为20万光年。这个M87星系的黑洞距离我们有5500万光年,意味着M87是一个河外星系。我们必须要考虑宇宙膨胀带来的星系退行效果。这个黑洞从前距离我们比现在要近。

其次,我们需要考虑银河系带着太阳系在宇宙中运动。

我们的银河系也是有自己的运动的。它带着组成自己的各种恒星系统和各种物质在宇宙中狂奔。不知道宇宙学家现在有没有研究明白银河系的运动,以及这两个星系之间的运动关系。不掌握这个运动关系就不能判断这些光线发出来的具体位置。我们无法判断在这样一个长的时间里,银河系带着我们跑了多远。

(这里还是放一张M87黑洞的照片吧,要不感觉说的事好像都跟它没关系似的)

第三、必须考虑强引力场带来的时钟变慢效应。

巨大质量的黑洞带来的引力场不是我们人类在地球上感知到的。在M87黑洞周围的吸积盘上,时空极度扭曲。强大的引力最终导致时钟变慢的效果是非常强烈的。这不同于我们在地球上,人类头部和脚步那点时间差。黑洞视界之外,吸积盘从内向外发出的光线恐怕走出的时间是我们无法估量的一个数字。这个数值的量级应该是远大于空间膨胀带来的效应。具体是多少老郭不知道,但是可以参考一下导航卫星上的引力效应和相对论效应的的对比。我们把引力效应放大无数个数量级就是那种效果。

第四,为什么有人会直接按照阳光到达地球需要8分钟来参考计算呢。

其实这还是一个出于我们观察者的自身直觉限制。地球和太阳的距离其实没有多大变化,地球是太阳这颗恒星的行星。它们之间保持这稳定的相对运动关系,我们这样计算是没问题的。但是,银河系跟M87之间没有这样稳定的相对运动关系,谁知道这个漫长的时间里,银河系与M87星云之间相对运动了多远的距离?。所以这种直接照搬的计算是完全没有道理的。

总结一下吧:这次拍到的M87黑洞的照片中,其实包含了很多时间的信息,并不是一个固定的值,尽管这些光是同时到达我们的地球的,但是并不是照片上所有的光走过的时间都一样长,越靠近黑洞视界的图形就是越久之前的图像,越是边缘的距离我们时间越近。也许科学家能计算出这个平均值到底是多少。您也可以把这个图看做是一张在时间上的积分照片,反正老郭是这么理解的。即使您觉得我的理解不对,但这个时间的计算绝对不是这个距离除以光速那么简单。


郭哥论道


昨天网上发布的照片就是5000多万光年以前这个黑洞附近的样子。

作为一个天文爱好者,对于昨天那张具有历史纪念意义的黑洞照片真的是让我也感觉非常激动。所以,这里也是给大家做一个简单的科普,也是让更多人对这个事情有一个更加具象化的认识。

首先,就这个图片来说,这个图片只是从可视化的现实角度证明了黑洞的存在,而中间的红色发光物的形状可不是我们想象中黑洞的样子。要知道,黑洞作为一种超高密度的存在状态,任何物质都是无法逃逸的,包括光线也会被其巨大的引力吸收。

而我们看到的这个光线则是被黑洞扭曲后然后被人类探测到的一种成像。这就好比说,我们在没有离开地球的时候,我们就通过航海航行或者科学推测知道了地球是圆的,这是间接证明地球是圆的证据,同理,这个照片成像也是间接证明黑洞存在的证据。这就已经是将爱因斯坦的理论推测验证为现实了,真的可以说科学探索的里程碑式事件了。

这个成像图片确实也是5000多万光年前这个黑洞造成的影像,这个就可以很简单地理解了,光年就是光按照光速走一年的距离。当然,也正是因为这个足够远的距离,我们才足以幸免没有被吸进去。也就是说,这个黑洞现在早已经不是这个样子了。这里可以举一个形象一点的例子,比如说,我们看一部最新的电影,电影里的演员在真实情况下已经不再是现在这个样子了,我们看到的就是他几个月前的样子。

最后,也希望大家能够多多关注科学领域的发展。


百万口袋


人类历史上第一张黑洞照片公布出来,大部分人认为这个黑洞距离太阳系5500万光年,所以我们看到的影像也是据我们地球现在时间5500万年前的样子,但我并不苟同。首先,我们并不知道宇宙不同区域的时空是否和我们太阳系的运转规则一致。古语云,并且现在科技也初步证明,有可能天上一日,地下千年,中间差了36万倍的时间流速,那这个天上有没有包含M87黑洞呢。

科学家还做过实验观察一束穿过有缝黑纸的光线,没观察时光线投影是散乱的,当用仪器观察时,它就是一束穿过缝隙的光。

那当我们观察这个黑洞发出的光线时,这个光线的光子还是黑洞的一份子,那它蕴含的信息就应该是黑洞现时状态的时候,而并不是5500万年前。

再假如,我们所生活的这个宇宙时空的基本运转规则在某一个时空发生调整,他应该是瞬时传遍所有星系、星球、原子、电子等等,而不是按照光线速度不知哪年哪月到达。







分享到:


相關文章: