2019年4月10日21時，人類首張黑洞照片面世，讓我們了解到了黑洞是什么樣的存在。近日，美國國家航空航天局(NASA)為“黑洞周”活動特意制作了新的黑洞超高分辨率的圖片，“美哭了”的圖片背后，是人類對未來科學技術進步的無限期許。黑洞是什么?

NASA繪制黑洞圖像

NASA繪制黑洞圖像

NASA繪制黑洞圖像高清動圖揭秘黑洞背后的故事，人類歷史上第一幅黑洞照片的誕生，是科學史上的一次壯舉，但是實現(xiàn)難度極大，最后得到的圖像分辨率相對較低。科學和技術是不斷進步的，科學家預計，未來我們可能看到黑洞的直接圖像質量，會隨著時間的推移而顯著改善。

超大質量黑洞位于大多數(shù)大型星系的中心，關于這些黑洞如何到達星系中心的問題，目前在宇宙學上還是一個謎。而究竟是現(xiàn)有黑洞，還是先有星系，是宇宙學中的一大問題。我們所知道的是，黑洞確實很大，相當于太陽質量的數(shù)百萬倍到數(shù)十億倍。如此大的質量讓，它們可以控制恒星的形成。

實際上，黑洞的第一個模擬圖像是用上世紀60年代的IBM 7040打孔計算機計算出來的，法國天體物理學家讓·皮埃爾·魯米內特(Jean-Pierre Luminet)于1978年手工繪制，看起來和NASA的模擬圖像很像。

黑洞是什么?

黑洞是現(xiàn)代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內的逃逸速度大于光速。“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。

1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解，這個解表明，如果將大量物質集中于空間一點，其周圍會產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即在質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”。

黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質量，并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可借由間接觀測恒星或星際云氣團繞行軌跡取得位置以及質量。

北京時間2019年4月10日21時，人類首張黑洞照片面世，該黑洞位于室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個陰影，周圍環(huán)繞一個新月狀光環(huán)。愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。

黑洞的樣子

根據(jù)照片顯示，最中間黑色的部分，不是黑洞，而只是黑洞的影子(Blackhole Shadow)，約為視界(Event Horizon)的兩倍。

它外邊的一圈細細的光線被稱為光子圈(Photon Ring)，是吸積盤影像多次扭曲后形成的一個“光圈”，其中的光線往往會被黑洞扭曲兩次、三次甚至更多次，才會被外界看到，而且因為太靠近黑洞而變得更暗更弱。

整個外圍繞著黑洞旋轉的，就是巨大的吸積盤(Accretion Disk)，熱熱的、薄薄的一層，由各種高速旋轉、緩慢墜向黑洞的物質、氣體組成，因為強烈的碰撞、輻射而變得極為明亮。