2019 年已經來臨。 有了它,我們就被許諾在天文學上有一個輝煌的時刻。 多年,事件視界望遠鏡一直致力於為我們帶來第一張事件視界的望遠鏡照片。
事實上,儘管它們在公眾想像中很受歡迎,但我們從未真正見過黑洞。 原因簡單得可笑。
,你看,其實是看不見的。 它們的引力是如此巨大,超過某一點,就沒有任何東西可以逃脫。 這包括電磁輻射- 例如 X 射線、紅外線、光和無線電波 - 這將使我們能夠直接偵測物體。
這個不歸路點被稱為事件視界,除了是一個你永遠不想發現自己的可怕位置之外,它也是我們真正視覺化黑洞的關鍵。
雖然我們可能無法看到黑洞本身,但它的事件視界有可能被拍攝。 多虧了事件視界望遠鏡(EHT),現在隨時都會發佈公告。
但早在 EHT 出現之前,就有一位天文物理學家,名叫讓-皮耶·盧米內。 早在 1978 年,他就為我們提供了第一張黑洞事件視界的圖像。
當然,這不是一張真實的照片。 Luminet 擁有數學背景,他運用自己的技能,使用 20 世紀 60 年代的模型,首次對觀察者眼中的黑洞進行了電腦模擬。打卡IBM 7040 計算機。
「當時這是一個非常奇特的課題,大多數天文學家都不相信它們的存在,」盧米內特告訴 ScienceAlert。
「我想探索黑洞的奇怪物理現象,並提出可以幫助獲得黑洞存在的間接特徵的具體機制。此外,為了追求雙關語,我的名字是“Luminet”,我非常喜歡這樣的想法:一個完全非-發光的恆星可以產生可觀察到的現象。
電腦回傳的數據,Luminet 然後用鋼筆和印度墨水在負片紙上精心繪製,就好像他是一台人類印表機一樣。
這張模糊的圖像(如上圖所示)顯示瞭如果我們離得足夠近,可以看到落入黑洞的扁平物質圓盤可能會是什麼樣子。 它看起來並不平坦,因為黑洞的強大引力正在使其周圍的光線彎曲。
「事實上,重力場使黑洞附近的光線彎曲得如此之大,以至於黑洞盤的後部被『顯露出來』,」盧米內特在一份報告中解釋道。論文發表在 arXiv 上去年。
“光線的彎曲也會產生二次圖像,使我們能夠看到吸積盤的另一側,即與觀察者相對的黑洞的另一側。”
盧米內特是第一個,但他並不是唯一一個對黑洞的神秘面貌著迷的人。 從那時起,其他人就試圖將這些物體形象化,甚至把他們的努力放在銀幕上。
星際效應的黑洞卡岡都亞。 (派拉蒙影業)
2014 年克里斯多福諾蘭電影星際效應因其對黑洞的「科學準確」描述而受到稱讚,該描述很大程度上基於 Luminet 幾十年前所做的工作,並與理論物理學家協商創建基普·索恩加州理工學院。
最終,這部電影選擇了簡化版本,以減少混亂並在螢幕上看起來很漂亮。
這確實令人印象深刻。 但是,根據盧米內特和索恩的說法,這並不是黑洞的真正樣子。
由重力場創建的主要和次要影像是存在且正確的。 但是,與 Luminet 的影像不同,光碟的亮度是均勻的。
Thorne 及其同事關於用於開發 Gargantua 的 CG 技術的論文中的黑洞模擬。 (詹姆斯等人/經典和量子引力)
“正是這種表觀光度的強烈不對稱性,”盧米內特寫道,“這是黑洞的主要特徵,黑洞是唯一能夠使吸積盤內部區域的旋轉速度接近光速並產生非常強的多普勒效應的天體。”
他寫了一篇15頁紙關於電影的科學和索恩本人寫了一本書關於這個話題。
您可能會注意到,所有這些版本的黑洞看起來都與您可能見過的其他類型的黑洞圖像非常不同,最著名的是2016 年 LIGO 發現。
這些是基於天文物理學家阿蘭·裡亞祖埃洛的作品法國國家科學研究中心和國際天文學聯合會的科學家在 2016 年首次模擬了這樣一個黑洞。
這些黑洞看起來不同的原因是因為藝術品顯示了一個靜止的黑洞——一個沒有吸積盤的黑洞。
失去了塵埃和氣體的覆蓋物後,黑洞的引力扭曲了它後面的空間。 如果我們離得夠近,能夠像這樣看到黑洞,我們就會處於運動狀態,被它在軌道上的引力所捕捉。 這就是為什麼它看起來在星域中移動。
在兩個黑洞在一起的情況下,如 LIGO 影片中所示,每個黑洞後面都會出現另一個黑洞的小香蕉形二次影像。 (重力是整潔的.)
EHT 一直關注人馬座 A*,這是位於我們銀河系中心的超大質量黑洞。
我們不知道會看到什麼; 資料可能只會傳回一些模糊的像素。 (如果真是這樣,更多的望遠鏡將加入合作,科學家們將再次嘗試。)
鑑於黑洞在觀測期間有一個吸積盤,我們預計會有一些看起來很像 Luminet 的工作的東西。
此外,此次合作可望幫助我們更了解輻射的偏振、磁場的結構和黑洞的相對論性噴流。 已經找到相關線索黑洞周圍的空間結構。
但 EHT 的工作中最令人興奮的部分是什麼? 在這一點上我們完全支持 Luminet。
“吸積盤的照片!” 他說。 我們已經等不及了。