天文在线NASA澄清:黑洞自身比看起来更“疯狂”


提示:那些围绕黑洞运转的物质与后者的距离并没有看起来那么近
表面来说 , “黑洞”确实不负盛名:它是个黑漆漆的裂口 。 等等 , 然而当我们从边沿观察它时 , 事情开始变得有些扭曲...一个由NASA戈达德宇宙飞行中心研究者研发的迷人最新模拟器得出了这个结论 , 环绕在黑洞四周边缘的物质似乎无法同时在其周围随意向上、向下或向四周倾斜 。
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据NASA的博客中 , 这个双峰轮廓是典型的由于黑洞巨大的吸引力而造成的一种幻影 。 这种力量是如此的强大以至于它同时吸引着围绕着黑洞周围的四面八方的光线 。 而制作图片的GSFC研究者杰里米·施尼特曼在博客中写道:“像这样的模拟影像能够真正帮助我们构思爱因斯塔在重力对于扭曲时空结构的意义 。 ”
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施尼特曼的模拟器(他用几组动态图片展示出来)作为黑洞的吸积盘而广为人知 , 它也展示了气体 , 浮沉以及其他被吸入黑洞的物质的些许光影 。 在模拟过程中 , 光圈的外表随着观察者位置而发生变化 。
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从上空俯瞰 , 这些光圈像是环绕在一个黑色中心的橙色火焰旋涡 。 (与视界望远镜在2019前半年拍到的第一张黑洞照片相差无几) 。 那些物质离黑洞中心越近 , 则在黑洞表面外更快地旋转 , 升温 , 甚至能够达到光速——“一去不返”成为了任何物质或光线的命运 。
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仰视黑洞 , 它的吸积盘像是一个扁平的螺旋;但从四周看 , 它又变成了扭曲的双峰 。
同时发现在光环的一侧 , 黑洞的引力迅速将我们的视觉扭曲 。 尽管临近的光环正如你预料的一样从黑洞面前穿过 , 远处的边界却环绕形成两块镜像光线 。 来自光环远缘顶端的光线弧形绕过黑洞的上边缘 , 同时光环的远缘底端光线在黑洞下边缘发生弯折 。
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这就形成了黑洞看起来更像是一个集中的轮廓 , 与我们的想象大相径庭 。 但是随着摄影角度的快速变换 , 吸积盘又如预期一样变回扁平旋涡了 。 吸积盘是一个由漫反射材料组成的围绕在巨大中心体四周作轨道运动的结构 。
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而中心体往往是行星 。 摩擦力能够令光环中的轨道物质向中心体内部盘旋运动 , 引力和摩擦力能够为这些物质压缩升温 , 导致电磁辐射的散发 。 而辐射的频率范围取决于中心体的体积 。 早期行星和原恒星的吸积盘在红外线中发散 , 而它们会在X射线光谱中围绕在中子星和黑洞周围 。 研究中吸积盘的摇摆模型也被称为磁盘地震学 。
相关知识
黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极端强大 , 以至于没有粒子 , 甚至电磁辐射 , 像是光都无法逃逸的区域 。 广义相对论预测 , 足够紧密的质量可以扭曲时空 , 形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界 (英语:event horizon) 。 虽然 , 事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响 , 但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征 。 在许多方面 , 黑洞就像一个理想的黑体 , 它不反光 。 此外 , 弯曲时空中的量子场论预测 , 事件视界发出的霍金辐射 , 如同黑体的光谱一样 , 可以用来测量与质量反比的温度 。 在恒星质量的黑洞 , 这种温度高达数十亿K , 因此基本上无法观测 。