还记得春节时大热的流浪地球吗?
还记得地球为什么去流浪吗?嗯....似乎是因为太阳?太阳怎么了来着?
在电影中,太阳正在不断膨胀。当太阳膨胀成红巨星之后再收缩,如果质量足够大就会变成黑洞。于是地球决定逃离太阳。
北京时间2019年4月10日21点,人类有史以来第一张黑洞照片由Event Horizon Telescope (EHT)在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京六地同时发布。
那黑洞到底是什么?怎么形成的?那张黑洞照片为什么长那样?
黑洞是什么?
黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。它的引力非常大,以至于光都无法逃出它的魔掌。这种可以“吃掉“进入它领域的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”。
虽然这个天体被称为黑洞,但是黑洞其实并不黑,只是无法直接观测到而已。所以科学家们才会全世界6个地点设立8个台站耗时数年进行观测,并细致研究黑洞周围的物质的形成及传播。>>>了解更多留学资讯
那黑洞是怎么形成的
简单来说就是一颗恒星耗尽了内部燃料,内部不足以支撑外壳的重量,外壳就会从四面八法向中心塌陷,最后就变成一个小星体。
可是体积虽然小, 原本的外壳及其他的物质并没有凭空消失,所有物质全部挤在一个狭小的空间里,这时就形成了密度很大的一个星体。
拿大家都熟悉的馒头举个例子吧:本来松松软软的馒头在被用力捏扁时,馒头就会从一个很大但是很松软的物体变成了小小一个很紧实的小球。这个小球就类似上述坍塌后的星体。(饿了的小编现在满脑子都是黑洞味的馒头、包子、饺子......)
当这个密度很大的星体的半径小到一定程度(小于史瓦西半径),就会改变它周围的空间。
好,这个时候请你在脑中想象一张保鲜膜,对,你平时用的那种。然后把这一块保鲜膜四角拉紧形成一个平面。这时候把刚刚捏扁的那个非常实在的小馒头放在这片保鲜膜上,保鲜膜就会在小馒头的区域自然下陷。
这块下陷的区域就是宇宙中被改变的时空间。▼
小编尽力了,手画的太抽象了,给大家看个好看的吧。▼
在这种情况下,光无法向外射出,黑洞形成。
黑洞图怎么看?
黑洞照片一出来,朋友圈就被刷了屏,p成什么样的都有,甚至有说黑洞像猫眼的。大家的想象力真的是非常丰富呀。
上面说到黑洞的中心是一个高密度的星体,这个星体的外围还有一圈像星云一样的环状物——吸积盘。
吸积盘是被吸引的物体所组成,通过释放引力势能,吸积盘上的物质转化为能量。因此,吸积盘上是极度高温的等离子体,在高速绕高密度星体旋转的同时放出大量高能射线——即为黑洞外层发光物质。
吸积盘并不是直接与高密度星体相连,而是相隔2.6rs(史瓦西半径)。当光进入黑洞的“视界”,就会因为巨大的引力而发生偏移。当光与高密度星体的距离大于2.6rs,光就会顺着吸积盘环绕并最终离开。光无法射出的范围(图中白色阴影面积)就是黑洞照片的中心黑色区域。
(内层圆为高密度星体,外层为吸积盘)
最后,不知道大家注意到没有,黑洞照片的亮部并不是对称的,而是有亮有暗。
这是因为吸积盘在高速旋转的时候,总是有一部分亮光朝向我们的观察点,另一部分远离我们的观察点。
根据多普勒效应:边发光边朝向我们的光的频率会变高;边发光边远离我们的光频率会变低。这就导致我们看到的光环一边亮,一边暗。
科学、真理、求知
世界的进步离不开科学的发展,科学的发展离不开想要探索未知领域的人们。无论你是老是少,是男是女,只要你有一颗求知的心,你就会看到科学有趣的地方。
科学不仅仅是枯燥的数字和无聊的公式,更是对未知世界的向往。它可以很有趣,可以很生动,也可以让你体会到这个世界的奥妙。
人类一步步走来不易,让我们在了解新科研成果拒绝学术造假的同时也对全世界从古至今的科学家致敬!
保持求知欲,探求真理,热爱科学!
Reference:
Veritasium. (2019, 4 9). How to Understand the Image of a Black Hole. Retrieved from youtube: https://www.youtube.com/watch?v=zUyH3XhpLTo
(n.d.). Retrievedfrom https://baike.baidu.com/item/黑洞/10952?fr=aladdin
人民日报. (2019, 4 10).
Retrieved fromhttps://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsupercontext=%7B%22nid%22%3A%22news_9083100719678851585%22%7D&n_type=0&p_from=1