黑洞被科学家发现，竟是因为它“太亮”！

来源：扬子晚报网 发布时间：2019-04-10浏览：2465次

黑洞被科学家发现，竟是因为它“太亮”！

　　扬子晚报网4月9日讯（记者 杨甜子）4月10日晚上，我们即将见到黑洞的第一张照片。这无疑是历史性的一刻，因为我们曾经在各种教科书或者科普读物上见到的黑洞，都是来自科学家和艺 术工作者的设计和想象。黑洞到底有多“黑”？这张照片到底是怎么拍出来的？紫金山天文台研究员刘四明应邀为读者做了解读。

　　疑问一：都叫“黑洞”了，科学家怎么知道它在哪里呀？

　　答案：黑洞不黑，反而“太亮”所以被发现

　　关于黑洞的提问，肯定望文生义从名字开始。很多人不禁畅想，黑洞一定很“黑”，科学家是怎么知道它的方位的呢？
其实，黑洞不黑，刘四明研究员告诉记者，黑洞被科学家发现，是因为它实在太亮了。“黑洞”的概念，最早是在1916年由德国天文学家卡尔•史瓦西通过计算 得出的，他发现，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在这个空间点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面，即使光也无法逃 脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰•阿奇博尔德•惠勒命名为“黑洞”。

　　黑洞的亮光，并不是自己发出的，这些光亮来自被黑洞的引力所吸引的热气体。黑洞有着非常强的引力，它能够将周围的气体撕扯到它自己身边，产生一 个围绕黑洞旋转的气体盘，名叫吸积盘。 当吸积气体过多，一部分气体在掉入黑洞视界面之前，在旋转磁场的作用下会沿着吸积盘转动轴方向被抛射出去，形成喷流。 吸积盘和喷流两种现象都因气体摩擦而产生了明亮的光与大量辐射，这就是我们在各种黑洞的模拟图片中见到的一圈圈的光亮。黑洞到底在哪里，这个问题自然迎刃 而解了。

　　疑问二：太空中到底有几个黑洞？

　　答案：几乎所有的星系都有一个非常大的黑洞

　　太空中的黑洞远不止一个。刘四明研究员介绍，几乎所有的星系都有一个非常大的黑洞。黑洞到底有多大呢？“小号”的黑洞质量大约是太阳的几百万倍，而“大个头”的黑洞，质量能达到太阳的几十亿倍。

　　选个“大块头”来拍照片，成像效果应该会更好一些吧？这个猜想在天文学上是个误区。科学家选定“模特”的标准，不是看天体质量的大小，而是根据 天体在天空中的张角来决定。刘四明以本次被“拍照”的两个黑洞为例，其中一个黑洞在银河系的中心，约为400万个太阳质量。另一个黑洞则在一个射电星系， 约为40亿个太阳质量。“射电星系里的黑洞远比银河系的要大，我们从地球上看过去，观测的距离也更远，但是在成像时，两个黑洞的大小是差不多的。”为了方 便读者理解，刘四明以大家常见的太阳和月亮举例，从地球上看过去，太阳和月亮差不多大，但实际上太阳远比月亮要大得多，这就和太阳与月亮到达地球的不同距 离有关。

　　疑问三：科学家们为什么这么执着给黑洞拍照片？

　　答案：没有什么比照片更适合证明黑洞的存在

　　根据媒体公开的信息，科学家们给黑洞拍照的过程长达两年之久，为什么科学家们要这么执着给黑洞拍照呢？刘四明解释，科学界给黑洞拍照的念头，至 少存在了30年了。爱因斯坦在相对论中就曾经预言过黑洞的存在，尽管科学界已经普遍达成共识，但对于公众来说，还是有着质疑的声音。怎样更好的证明黑洞的 确曾在？拍张照“有图有真相”肯定最有说服力。
然而，这张照片的拍摄难度可不是一般的大。黑洞离我们实在太远了，哪怕是“够档次”的天文望远镜，分辨率依然不够。科学家们估计，至少得地球那么大的天文望远镜，才能达到给黑洞拍照的条件。
现有的单个望远镜肯定是不够了，咋办？这一次给黑洞拍照，科学家们就想出了“化整为零”的方法，麻省理工学院的科学家们联合了其它研究机构的科研人员，开 展了“事件视界望远镜”项目，在全球多地布下了8个亚毫米射电望远镜，同时对黑洞展开观测。今天晚上大家看到的黑洞“真容”，就是望远镜“8兄弟”齐心协 力的结果。

　　疑问四：黑洞真的“长这样”？

　　答案：这张照片的“精细程度”未来还能升级

　　黑洞到底“长啥样”？这么多年来，科学家们有过不同的观点，喷泉、甜甜圈甚至是一块石头的模样，都曾经被人“提名”作黑洞的外形。在科学上，黑洞的本质其实只是一个“奇点”——体积很小，却拥有着超大的质量。
大家将要见到的照片，将会是黑洞“人生”中的第一张照片，和大家想象的按个快门，咔嚓一下的成像并不一样，这张照片“洗照片”的过程比“拍照片”还要艰 难。刘四明介绍，此次的“拍摄”是科学家们的一次实景“描绘”，来自8个观测点的天文望远镜将观测到的电磁波集中“反馈”，利用对这些电磁波信号的分析， 科学家们可以获得和黑洞附近高温物质分布有关的一些物理量，再结合多年来不断完善的黑洞理论模型，通过模拟观测过程，模拟量可以和观测量比对，得到黑洞成 像。
但刘四明认为，由于这些数据来自8个观测点，因此照片在“精细程度”上是需要打个问号的。未来，伴随着科学技术的更加成熟，我们或许能够为黑洞拍出“清晰 度”更高的照片。刘四明表示，逐步解锁对黑洞的认知，将有助于我们理解星系的形成和演化，银河也许不再那么神秘陌生了。

　　脑洞时间：掉进黑洞是怎样一种体验？

　　关于黑洞的脑洞一直都没有停止过。知乎网友开帖讨论“如果真的掉进黑洞，过程和看到的景象是《星际穿越》中所演的这样吗？”但真实的结果很骨 感，掉进黑洞，你想象的“穿越时空之旅”也许并不存在。紫金山天文台刘四明研究员表示，这种假象在理论上有一定的可能性，但在天文观测上还没有发现足够的 证据。因此，《星际穿越》的脑洞，咱们还可以继续开下去。