
为什么光都无法逃脱黑洞?
今天,如果你想在2019年选出最有价值和最受期待的照片,这是下面的照片。这是一张黑洞阴影图,显示的是距离5500万光年的巨大星系M87中心的一个超大质量黑洞。这也是人类拍摄的第一张黑洞图像。这是黑洞存在的直接“视觉”证据,从强引力场的角度验证了爱因斯坦的广义相对论。
100多年前,爱因斯坦提出广义相对论,认为引力是时空扭曲的结果。他的方程式预测一个又小又重的物体可能隐藏在视界中。在地平线上,它的引力很强,连光都逃不掉。这个物体是一个黑洞。黑洞存在于几乎所有星系的中心,它们可以生长到太阳质量的几百万或数十亿
恒星和气体的运动揭示了黑洞的踪迹。黑洞有很强的引力,会影响周围的恒星和气体。我们可以通过观察这种效应来确认黑洞的存在根据黑洞吸积物质发出的光判断黑洞的存在(科学家把这个过程比作“吃”)。在黑洞强大引力的作用下,周围的气体将向黑洞下落,在黑洞视界上形成数百到数万次的发光带吸积盘。以超大质量黑洞为例,如果把黑洞的吸积盘面积比作一个黄豆,那么普通星系就相当于一个5万米高的巨型星系。尽管大豆大小的活动黑洞比巨型星系小一千万倍,但每秒释放的能量却要强大得多。这种小规模、高能的性质使我们推断它很可能是一个黑洞。
广义相对论预言,由于黑洞的存在,黑洞周围的时空是弯曲的,气体被吸引下来。当气体落入黑洞时,引力能转化为光和热,因此气体被加热到数十亿度。黑洞就像是浸在一个明亮的区域,类似于发光的气体。事件视界看起来像一个阴影,被吸积或喷射辐射引起的新月形光晕所包围。考虑到黑洞的不同自旋和观察者视线的方向,光晕的大小大约是施瓦兹儿童半径的4.8-5.2倍拍摄黑洞不仅仅是“眼见为实”