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一张黑洞照片揭示的宇宙秘密

2021-03-29叶昊

科学之谜 2021年1期

叶昊

2019年4月10日,科学家公布了首张黑洞照片,这也是人类第一次见到黑洞究竟是什么样的。而在黑洞那边,科学家有充足的理由相信,黑洞早已记录了宇宙的历史。那么科学家是如何得出这一推论的?这得从黑洞照片的解读开始。

黑洞照片透露出的信息

人类首张黑洞照片里的主角是M87星系中心的超大质量黑洞,其质量约为太阳的70亿倍。正如物理理论所预测的那样,黑洞的引力大到连光线都无法逃脱,所以照片中的黑洞确实是一片漆黑。

不过,黑洞周围的光环是什么?黑洞周围的光环是黑洞吸住的物质所发出的电磁波,以及黑洞所扭曲的背景电磁波。尽管在靠近黑洞非常近的地方,黑洞会吸入包括光线在内的任何物质,但是如果距离够远的话,那里的引力就只是能够吸住物质(但不会立即吸入它们),光线也可以逃离黑洞。被黑洞吸住的物质会形成吸积盘,然后通过相互摩擦等方式获得能量,并因此产生剧烈的反应,然后向外发射电磁波。

另外,来自黑洞背后的背景里其他星系的电磁波在经过黑洞时,靠近黑洞的会被黑洞吸入,而离黑洞较远的电磁波会被黑洞的引力向里扭曲。这股被扭曲的电磁波会与前面刚提到的逃离电磁波汇聚到一起,并继续前进,然后被人类的探测器探测到,并调整成可见光,随后照片中的光环便形成了。

那么照片中光环为什么是上面模糊、下面亮,而不是上下亮度平均?尽管科学家们在黑洞是否具有自转这一问题上还有争议,但他们肯定的是,被黑洞吸住的物质会以接近光速的速度并根据某一根通过黑洞的旋转轴绕着黑洞旋转。……

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