為何黑洞是紅的?為什麼愛因斯坦又對了?答案是黑洞背後的超算

网瘾少女 2022/03/07 檢舉 我要評論
 

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2019年4月10日,人類歷史上的第一張黑洞照片問世,瞬間震驚了世界。 這張照片的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,是太陽質量的65億倍。黑洞是根據愛因斯坦的廣義相對論被計算出來的,因此它 被證明在極端條件下仍然成立

第一張黑洞照片

為了拍攝這張名垂青史的圖片,位于美國、西班牙、墨西哥、智利以及南極的8台亞毫米射電望遠鏡同時展開觀測。 科學家將這8台望遠鏡構建成視介面望遠鏡(EHT),口徑13000公里,約等于地球的直徑。這相當于在法國巴黎觀看美國紐約的報紙,每個字母都能看得清清楚楚。

射電望遠鏡

然而,構成視介面望遠鏡只是第一步,由于這8台望遠鏡是射電望遠鏡,得到的是資料而非圖像。因此需要將這些資料通過超算系統處理,最終得到圖像。因為 每一台望遠鏡得到的資料有1PB,普通的電腦根本不可能處理得過來

資料被發送給了麻省理工大學以及德國的馬普研究所,二者運 用自己的超級電腦處理系統,對資料進行分析,最終運用電腦合成,得到了黑洞的第一張照片, 耗時兩年

「紅色的黑洞」

這是科學家們之前沒有料到的圖像,圖像的中心的確是黑色的,可是它的四周卻是紅色的。 與其說叫 「黑洞」,不如叫「紅洞」。這張照片一經公佈,很快獲得了全世界的關注,因為這不僅證實了 愛因斯坦的預言又對了,其在100多年前發表的公式成功預言了黑洞,也讓全人類看清了一種天體,從此,人類的歷史上,又添了一顆星體的照片。

發紅的黑洞

按理說,黑洞會吞噬一切物體,它本身是不會發光的。但是,黑洞的范圍不是無限的,在其引力范圍之外, 光以曲線的形式逃跑,因此理論上, 黑洞的照片應該像日全食的時候一樣,中間是黑的,周圍有微光。那些光很有可能是被它吞噬的恒星,在消失前最後一次向宇宙說明自己曾經來過。

宇宙中的黑洞是旋轉的

科學家們解釋道,別看這張照片是靜態的,其實宇宙中的黑洞是在旋轉的,而且它吞噬天體並不是像鯨魚那樣一口就將天體吞下去,而是 從天體的最外層開始,利用武俠中「吸星神功」一樣的方式,將天體表面的物質吸走

天體是由外向內被吸幹,而不是被吃進去的。如果黑洞吞噬的是一顆恒星,其 表面多的是氫,它們正在劇烈的核聚變,結果被吸走,于是形成了吸積氣體流

吸積氣體流

就好比水池放水, 整個出水口只有一個,于是在出水口那裡會形成一個旋渦。恒星的周圍也只有這一個吞噬口,這些物質也會像水流一樣旋轉,形成黑洞周圍的吸積盤。

恒星是什麼顏色?看看太陽的高清照就知道了, 恒星大多數都是紅色的火球,那麼不管是吸積氣體流,還是吸積盤,都是由恒星的一部分組成的,因此 也會隨恒星呈現紅色。這就是黑洞周圍是紅色的原因

早在此前觀察的時候,科學家們還發現, 黑洞的中心會形成噴流,只可惜噴流裡的物質很少,比起吸積盤的范圍小太多,亮度也遠不如吸積盤,所以拍攝到的照片中沒有顯現噴流。

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