黑洞到底长什么样，40年前就有科学家“画”了出来

资料来源:让-皮埃尔·卢米纳

2019年，我们都希望在天文学上有一个辉煌的时刻。多年来，视界望远镜一直在努力为我们带来第一张黑洞的望远镜照片。

事实上，尽管黑洞在公众的想象中很受欢迎，但我们从未真正见过黑洞。原因很简单。

你看，黑洞实际上是看不见的。它们的引力如此之大，一旦超过某个临界点，它们就无法逃脱。这些包括电磁辐射——如x光、红外线、光波和无线电波——以及我们用来探测物体的其他工具。

这个临界点叫做地平线，这是一个你永远不想去的可怕地方，也是黑洞可视化的一个关键节点。

虽然我们可能看不到黑洞，但是黑洞的地平线可以被拍摄下来。多亏了视界望远镜(EHT)，我们可以马上看到黑洞。望远镜将随时宣布。

但在EHT之前，早在1978年，一位名叫让-皮埃尔·卢米纳的天体物理学家就已经为我们提供了第一张黑洞视界的图像。

当然，这不是一张真正的照片。20世纪60年代，他第一次利用自己的数学专长和相关技术，用IBM 7040穿孔计算机模拟了黑洞。

Luminet解释道:“当时，这是一个非常特殊的话题。当时，大多数天文学家不相信黑洞的存在。我想探索黑洞这一奇特的物理现象，并提出一个确切的机制，帮助我们获得黑洞存在的间接证据。当然，为了追求双关语，我的名字是‘发光’，我喜欢这个完全没有光的恒星可以产生可观察到的现象的想法。”

利用计算机返回的数据，Luminet煞费苦心地用钢笔和印度墨水手工绘制底片，就像一个人类打印机一样。

第一张照片是他的作品，展示了如果我们离黑洞足够近，平面物质会落入黑洞。它看起来并不平坦，因为黑洞的强大引力会弯曲它周围的光线。

Luminet在他的一篇论文中解释道:“事实上，黑洞附近的光线被引力场弯曲得很厉害，以至于圆盘的尾部被“暴露”了。光线的弯曲也产生了第二个图像，让我们站在黑洞的这一边，从观察者的角度看吸积盘的另一端。”

Luminet是第一个，但他不是唯一一个被黑洞的神秘所吸引的人。从那以后，其他人试图想象黑洞，甚至把他们的视觉图像带到屏幕上。

星际中的黑洞。(来源:派拉蒙电影公司)

克里斯托弗·诺兰2014年的电影《星际穿越》因其对黑洞的“科学精确”描述而广受赞誉。这部电影在很大程度上是基于几十年前Luminet的研究成果，并与加州理工学院的理论物理学家基普·索恩合作。

最后，电影选择了一个简化的版本，这样观众可以看到一个更美丽的黑洞。

这的确令人印象深刻，但它不是真正意义上的黑洞。

引力场产生的一级和二级图像是正确的，但与Luminet产生的图像不同，电影中吸积盘的亮度是一致的。

索恩和他的同事使用重心技术来模拟黑洞。(照片来源:James et al ./classic and quantum gravity)

Luminet写道:“正是这种强烈而明显的亮度不对称是黑洞的主要特征。黑洞是唯一能使吸积盘内部区域以接近光速的速度旋转并产生非常强的多普勒效应的天体

你可能会发现，所有这些版本的黑洞看起来与其他类型的黑洞图像非常不同，其中最著名的是2016年由LIGO(引力波天文台)发现的。

来自法国国家科学研究中心和国际天文联合会的天体物理学家阿兰·里亚祖罗在2016年首次模拟了这样一个黑洞。

这个黑洞看起来不同于其他黑洞的原因是这张图片显示了一个静止的黑洞——一个没有吸积盘的黑洞。

除去尘埃和气体的覆盖层，黑洞的引力扭曲了它后面的空间。如果我们离这样一个黑洞足够近，我们就会被它轨道上的重力所捕获，这就是为什么它看起来像是在穿过恒星场。

正如LIGO的视频所示，当两个黑洞同时存在时，另一个黑洞的香蕉形二级图像就会出现在每个黑洞的后面。

EHT一直在密切关注人马座A*，我们银河系中心的超大质量黑洞。

我们不知道我们会看到什么，也许我们只会返回一些模糊的像素。(如果是这样的话，更多的望远镜将被加入到这个项目中，科学家们将继续尝试。)

观察发现黑洞中有一个吸积盘，我们认为这与Luminet的作品非常相似。

此外，这种合作可以帮助我们更多地了解辐射的极化、磁场的结构和黑洞的相对论喷流。他们发现了黑洞周围空间结构的线索。

但是EHT最令人兴奋的部分是什么？我们完全同意Luminet的观点。

"吸积盘的照片！"他是这么说的。我们不能等了！

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译李同信，转载必须授权