那是时间和空间的扭曲


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图源：inverse
早些时候 ， 人们拍到了第一张黑洞照片 。 但要能真正理解这些怪物的绝对力量 ， 我们还需要知道它们是如何运转的 。


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图解:在巨大椭圆星系M87核心的超大质量黑洞质量大约是太阳70亿倍 ， 如事件视界望远镜发布的第一张图片（2019年4月10日）所示 。 可见眉月形的光环和中心的阴影 ， 这是在黑洞的事件视界光环和光子捕获区引力的放大视觉影像 。 眉月形肇因于黑洞的自转和相对论放射现象；阴影直径大约是事件视界直径的2.6倍 。 图源：wikipedia
正因如此 ， NASA发布了一张新的黑洞形象 。 这张令人着迷的动图 ， 是在星期三为纪念“黑洞周”而发布的 ， 它捕获了宇宙物质在黑洞周围运动的磁航向 。 被黑洞引力捕获的这些物质 ， 均表现出在速度以及光线偏折上的差异性 。
尽管黑洞在浩瀚的宇宙中是黑暗的宇宙空隙 ， 但其觅食狂潮却在边界处引发了壮丽的灯火表演 。
通过吸食其周围的物质 ， 黑洞的质量可以生长到太阳的几百万倍几十亿倍 。 被黑洞吸食 ， 这是很多离黑洞太近而被撕裂的可怜恒星的命运 。 当这些受害者渐渐落入黑洞 ， 所有这些累积的物质会形成一个吸积盘 。 随着越来越多的物质落入黑洞 ， 吸积盘的温度开始升高 ， 释放出X射线 。
图解：一个黑洞的吸积盘在其周围呼啸 ， 释放出X射线 。 图源：inverse


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如下方NASA插图所示 ， 黑洞强大的引力足以使吸积盘释放的光发生偏折 。 相比于外侧区域 ， 靠近黑洞的地方气体速度会更快一点（接近光速） 。
根据爱因斯坦的广义相对论 ， 质量足够大的物体所产生的引力可以使时间和空间发生弯曲 。


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图解：模拟大麦哲伦云前方有黑洞的影像图 。 请注意重力透镜效应产生两个高度扭曲的星云图像 。 在顶端出现被扭曲成弧形的银河盘面 。 图源：wikipedia
在这幅艺术图中 ， 我们可以看到黑洞的俯视图 。 但由于相对论效应 ， 黑洞顶部的光其实来自黑洞后方 。


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图解：发布的一张由NASA戈达德太空飞行中心用专业软件制作的黑洞图像 。 图源：inverse
吸积盘左侧的物质看起来似乎也要比右侧的物质更亮一点 。 这是因为左侧的物质朝向我们运动 ， 而右侧背离我们运动 。
位于中央的环被称为光子环 。 它显示了物质漩涡朝着不可逃脱的黑洞阴影运动时变得越来越稀薄 ， 越来越暗 。
此外 ， 黑洞的引力会撕拉吸积盘中的气体 ， 从而产生明亮的结 。 这就是吸积盘产生深色或浅色物质喷流的原因 。
【天文扭曲的时空，狂舞的物质：这一切都是黑洞在“作怪”】即便黑洞周即将结束 ， 也没有任何理由停止对这些被误解的怪物的绝对力量的庆祝 。 我们越是用先进的科技观察黑洞 ， 越是觉得它们古怪 。 使得我们对星系神秘之心的疑问也越多 。
图像来自于NASA戈达德太空飞行中心 ， Shutterstock/杰里米·施尼特曼 。
黑洞是一个引力加速度十分强的时空区域 。 其引力强到没有任何事物可以从中逃脱 ， 包括任何粒子甚至电磁辐射比如光 。 广义相对论预言足够密的质量可以扭曲时空从而形成黑洞 。
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图解：非旋转黑洞的简单说明图 。 图源wekipedia
无法逃脱的区域边界被称为事件视界 。 尽管事件视界对穿越其中的物体有非常显著的作用 ， 但似乎还没有观测到它的任何特征 。 黑洞在很多方面都表现的像个黑体 ， 比如不反射光 。 此外 ， 弯曲时空中的量子场论预言事件视界会放出霍金辐射 。 这种辐射的谱线与温度与质量成反比的黑体的谱线一致 。 但对于具有恒星级质量的黑洞 ， 其温度只有几十亿分之一个开尔文 ， 这使得它几乎不可能被观测到 。
作者: Passant Rabie
FY: D
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来源：(天文在线)

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标题：天文扭曲的时空，狂舞的物质：这一切都是黑洞在“作怪”