为什么黑洞的照片很难拍到? – 全球新知

/NSF 发布/ 2019年4 月10日,Event Horizon Telescope 公布了全世界第一次拍摄到的黑洞图片。拍摄黑洞照片,并不像为家中的狗狗或拍摄太阳系中的另一个行星那样简单,原因有几个。

拍摄照片时,光线会从你所拍摄的物体反射到镜头中。而黑洞对时空有很强的引力作用,以致于光线也无法逃逸。没有光线反射,就拍不到黑洞的照片。那么,科学家是如何“看到”5300万光年外M87星系中心的超大质量黑洞呢?

有时候,后退几步才能海阔天空。

爱因斯坦于1915年发表了广义相对论之后,证明黑洞在理论上是可以存在的。天体物理学家依靠间接观测证据,也证明了黑洞的存在。例如,恒星会围绕着银河系中心的一个巨大却看不见的物体旋转,这就是星系中心存在超大质量黑洞的有力证据。

2014年,天体物理学家基普·索恩 (Kip Thorne) 与大热门影片《星际穿越》(Interstellar)的视觉效果团队合作,通过理论计算,提供了迄今为止最详细的黑洞图像。在电影制作过程中产生视觉效果的研究,帮助天体物理学家了解了更多关于黑洞特性的知识。

2015年,美国国家科学基金会(NSF)的激光干涉引力波天文台(LIGO) 首次以一种不同的方式,观测到来自13亿光年之外两个黑洞合并的引力波。如果我们能够乘坐宇宙飞船近距离观察两颗行星合并的景象的话,可能就像这个样子:

尽管有很多对黑洞的间接观测,但却一直没有对黑洞直接的探测…直到现在。Event Horizon Telescope – 事件视界望远镜 (EHT) 使用了分布在全球各地的8个望远镜,从这些望远镜所收集到的无线电波数据,合成了一幅黑洞的图像。

要拍下真正的黑洞影像仍然是不可能的(在此强调,黑洞中的强烈引力使得光也无法逃脱,因此无法直接拍摄),所以收集的数据是来自物体视界周围物质的光——黑洞的“不可返回点”。我们现在看到的是真正的黑洞剪影 —— 这就是直视虚空的感觉

科学家利用Event Horizon Telescope 拍摄到的银河系M87中心黑洞的第一张相片,是用EHT在附近强重力作用下,旋绕其周围的热气体发出的辐射勾勒出其轮廓。
Photo Credit: Event Horizon Telescope (EHT), Via NSF

以下的这个动画模拟,也许是最接近实际黑洞情况的样子:


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