黑洞事件視界的首次直接成像是科學創造中令人印象深刻的壯舉，但實現它有極大的難度，生成圖像的分辨率也相對較低。
美國宇航局戈達德太空飛行中心/傑里米·史尼特曼 圖源：sciencealert
科技和工藝在不斷得到完善，預計未來黑洞的直接成像質量也會隨著時間推移而提升。美國國家航空航天局（NASA）為“黑洞周”（Black Hole Week）製作的新可視化文件，展示了我們可能期望看到的在高分辨率圖像中的一個積極增長的超大質量黑洞。
圖解 : 模擬大麥哲倫雲前方有黑洞的影像圖。請注意重力透鏡效應產生兩個高度扭曲的星雲圖像。在頂端出現被扭曲成弧形的銀河盤面
超大質量黑洞坐落在大型星系的中心，沒有人知道它們是如何到達那裡的；是先有黑洞還是先有星系？這也是宇宙學裡一個複雜的問題。
我們知道的是它們真的十分巨大，是太陽質量的數百萬或者數十億倍；它們可以控制恆星的形成；當它們醒來開始進食時，它們可以成為宇宙中最耀眼的天體。幾十年來，我們還弄清了它們的一些奇怪動態。
黑洞的第一個直接圖像，M87*（EHT合作） 圖源：sciencealert
實際上，最早的黑洞模擬圖像是使用1960年代的穿孔卡IBM 7040計算機算的，並由法國天體物理學家讓·皮埃爾·魯米內特（Jean-Pierre Luminet）於1978年手工繪製，看起來仍然很像NASA的模擬。
IBM 7040 圖源：computerhistory
在下方這兩個模擬圖像中，你可以在中間看到一個黑圈，那就是事件視界。在該點，電磁輻射、光、無線電波、X射線等的速度也無法從黑洞的引力中逃離。
讓·皮埃爾·盧米內特 圖源：sciencealert
美國宇航局戈達德太空飛行中心/傑里米·史尼特曼 圖源：baidu
黑洞的中間是圍繞其旋轉的吸積盤的前部，就像水進入排水管那樣。它通過摩擦產生了強烈的輻射，我們可以用望遠鏡檢測到這部分——這就是在M87*圖片中我們所看到的。
在事件視界周圍我們可以看到光子環，一個完美的光環。黑洞周圍有大片光線，光實際來自黑洞後面的吸積盤部分，但由於強引力的作用，即使是在事件視界之外，它也會扭曲時空，並使光路徑繞黑洞彎曲。
圖解：能層是在事件視界外的南瓜型區域，在這兒的物體不能維持穩定。
同時我們還可以發現吸積盤的一側比另一側更亮。這種現象稱為相對論光束，是由吸積盤的旋轉引起的。吸積盤朝我們移動的部分更亮，因為它接近光速。這種運動所產生光波長的頻率變化，稱為多普勒效應。
因此，離我們遠去的一面是暗淡的，這個運動具有相反的效果。
“很明顯，這種視亮度的極不對稱性是黑洞的主要特徵——唯一能使吸積盤內部區域具有接近光速的旋轉速度且產生非常強的多普勒效應的天體。”盧米內特去年在一篇論文中寫道。
超大質量黑洞 圖源：baidu
諸如此類的模擬可以幫助我們理解圍繞超大質量黑洞的極端物理原理，同時，也有助於理解當我們看M87*圖片時我們看到的是什麼。
相關知識
黑洞（英語：black hole）是時空展現出引力的加速度極端強大，以至於沒有粒子，甚至電磁輻射，像是光都無法逃逸的區域。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界 （英語：event horizon）。
圖解：對非旋轉黑洞外觀的預測，已經提出會出現帶電粒子物質的環狀環，如同人馬座A*的模型。由於抗衡黑洞的強大的引力需要極高的軌道速度產生的巨大離心力，不對稱是多普勒效應造成的結果。
雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特徵。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光。此外，彎曲時空中的量子場論預測，事件視界發出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質量反比的溫度。在恆星質量的黑洞，這種溫度高達數十億K，因此基本上無法觀測。
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. MICHELLE STARR- Plusone
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
閱讀更多 天文在線 的文章
