扭曲的時空，狂舞的物質：這一切都是黑洞在「作怪」

2023-04-01 02:18:01 1

這是時間和空之間的失真

來源:反向

早些時候，人們拍攝了第一張黑洞照片。但是要真正理解這些怪物的絕對力量，我們還需要知道它們是如何工作的。

插圖:位於巨型橢圓星系M87核心的超大質量黑洞大約是太陽質量的70億倍，如事件地平線望遠鏡發布的第一張圖片所示(2019年4月10日)。可見的是新月形的光暈和中心的陰影，它們是黑洞視界光暈和光子捕獲區重力的放大圖像。新月形是由黑洞的旋轉和相對論輻射造成的。陰影直徑大約是視界直徑的2.6倍。來源:維基百科

正因為如此，美國宇航局發布了一張新的黑洞圖像。這張引人入勝的動態圖片於周三發布，以紀念「黑洞周」，並捕捉到宇宙物質圍繞黑洞運動的磁性過程。這些被黑洞引力捕獲的物質顯示了光速和光偏轉的不同。

儘管黑洞是一個黑暗的宇宙，在廣闊的宇宙中，它的覓食狂潮已經在邊界觸發了一個壯觀的燈光顯示。

通過吸吮周圍的物質，黑洞的質量可以增長到太陽的數百萬倍和數十億倍。被黑洞吸走是許多離黑洞太近並被撕裂的可憐恆星的命運。當這些受害者逐漸落入黑洞時，所有這些積累的物質將形成一個吸積盤。隨著越來越多的物質落入黑洞，吸積盤的溫度開始上升，釋放出X射線。

插圖:一個黑洞的吸積盤在它周圍發出哨聲，釋放出x光。來源:反向

如下圖所示，黑洞的強大引力足以偏轉吸積盤釋放的光。與外部區域相比，黑洞附近的氣體速度更快(接近光速)。

根據愛因斯坦的廣義相對論，質量足夠大的物體產生的重力可以在時間和空之間彎曲。

插圖:模擬大麥哲倫星雲前方黑洞的圖像。請注意，引力透鏡效應產生了兩張高度扭曲的星雲圖像。扭曲成弧形的銀盤表面出現在頂部。來源:維基百科

在這幅藝術圖片中，我們可以看到黑洞的俯視圖。然而，由於相對論效應，黑洞頂部的光實際上來自黑洞後面。

插圖:美國宇航局戈達德空飛行中心用專業軟體製作的黑洞圖像發布。來源:反向

吸積盤左側的材料看起來也比右側的材料亮。這是因為左邊的物質向我們移動，而右邊的物質遠離我們。

中心環被稱為光子環。它表明，當物質漩渦向不可避免的黑洞的陰影移動時，它變得越來越薄越來越暗。

此外，黑洞的引力會撕裂吸積盤中的氣體，產生明亮的結。這就是吸積盤產生深色或淺色物質噴射的原因。

即使黑洞周即將結束，也沒有理由停止慶祝這些被誤解的怪物的絕對力量。我們越是用先進的技術來觀察黑洞，我們就越覺得它們奇怪。我們對銀河系神秘的心臟有越多的疑問。

這張圖片來自美國國家航空航天局戈達德飛行中心。

黑洞是一個重力加速度非常強的區域空。它的引力如此之大，以至於任何東西都無法逃脫，包括任何粒子，甚至電磁輻射，比如光。廣義相對論預言，當空時，足夠緻密的質量可以扭曲形成黑洞。

插圖:非旋轉黑洞的簡單插圖。資料來源:wekipedia

無法逃脫的區域邊界稱為事件視界。雖然視界對穿過它的物體有非常重要的影響，但似乎沒有觀察到它的任何特徵。黑洞在許多方面表現得像黑體，比如不反射光線。此外，彎曲空的量子場論預測霍金輻射將從事件視界發射。這種輻射的譜線與黑體的一致，黑體的溫度與其質量成反比。但是對於一個有恆星質量的黑洞來說，它的溫度只有幾十億分之一開爾文，這使得它幾乎不可能被觀察到。

作者:帕森·拉比

風雲:D

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