史上第一張黑洞照片太糊?NASA 做出全新黑洞外觀模擬動態圖

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 26 日 13:27 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly


如果我們能親眼看見黑洞如何扭曲周遭環境,勢必為其氣勢折服。NASA 科學家最近製作了新黑洞外觀高解析度動態圖,如果你對幾個月前的「模糊黑洞照」還有印象,這張模擬圖就是它的高解析度樣貌,將能幫助我們更加理解愛因斯坦對「重力扭曲時空結構」的描述。

今年 4 月,事件視界望遠鏡(EHT)團隊發表人類史上第一張「直接成像」的黑洞照片,為室女 A 星系(M87 星系)中心的超大質量黑洞,我們第一次親眼瞧見黑洞的輪廓,也再次驗證愛因斯坦廣義相對論,表明環繞黑洞的物質所發出的光會被黑洞自身質量產生的重力彎曲,於黑洞周圍形成光環。

雖然科學家已經利用特長基線干涉技術連接世界各地望遠鏡,使事件視界望遠鏡實際上是一個超大「虛擬望遠鏡」,但黑洞距離我們實在太遠,就算望遠鏡解析度已達到現有極限,成果甫發表後仍然有許多人第一反應是:怎麼那麼糊?

(Source:ESO

所幸這項研究讓科學家掌握了黑洞形態,如果你想知道幾個月前那個像甜甜圈的黑洞細部面貌,現在 NASA 科學家製作出全新黑洞動態模擬圖(如下),隨著未來望遠鏡解析度持續提升,最終直接看到的黑洞影像可能就如模擬圖這般驚人。

從上圖可看到正中間有個洞,那就是事件視界(Event Horizon),外圍像水流一樣環繞著黑洞的光環,就是被重力吸引過去的物質(吸積盤)摩擦發出的輻射,其中氣體在最靠近黑洞的內環以接近光速的速度旋轉,外環氣體旋轉較慢。

如果從黑洞側面看,可見左側似乎比右側還要亮一些,這是因為左側氣體從「黑洞後方」朝我們移動,右側氣體則遠離我們,所以根據相對論性都卜勒效應,左側亮度應有提高;如果今天我們看的是黑洞正面,就無法瞧見這種不對稱性了,因為沒有材料沿著我們的視線移動。

至於圖中頂部的光,實際上是從黑洞後面發出,百年前,愛因斯坦描述了重力會扭曲時空結構的現象,但直到如今才有這些精緻的模擬,幫助我們稍微理解愛因斯坦到底在想些什麼。未來,事件視界望遠鏡預計觀測波長將從 1.3mm 縮短至 0.4~0.8mm,等於解析度再提升 10 倍,期待第二張黑洞照片得到更多喝采。

(圖片來源:NASA

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