那是时间和空间的扭曲

图源：inverse

早些时候，人们拍到了第一张黑洞照片。但要能真正理解这些怪物的绝对力量，我们还需要知道它们是如何运转的。

图解:在巨大椭圆星系M87核心的超大质量黑洞质量大约是太阳70亿倍，如事件视界望远镜发布的第一张图片（2019年4月10日）所示。可见眉月形的光环和中心的阴影，这是在黑洞的事件视界光环和光子捕获区引力的放大视觉影像。眉月形肇因于黑洞的自转和相对论放射现象；阴影直径大约是事件视界直径的2.6倍。图源：wikipedia

正因如此，NASA发布了一张新的黑洞形象。这张令人着迷的动图，是在星期三为纪念“黑洞周”而发布的，它捕获了宇宙物质在黑洞周围运动的磁航向。被黑洞引力捕获的这些物质，均表现出在速度以及光线偏折上的差异性。

尽管黑洞在浩瀚的宇宙中是黑暗的宇宙空隙，但其觅食狂潮却在边界处引发了壮丽的灯火表演。

通过吸食其周围的物质，黑洞的质量可以生长到太阳的几百万倍几十亿倍。被黑洞吸食，这是很多离黑洞太近而被撕裂的可怜恒星的命运。当这些受害者渐渐落入黑洞，所有这些累积的物质会形成一个吸积盘。随着越来越多的物质落入黑洞，吸积盘的温度开始升高，释放出X射线。

图解：一个黑洞的吸积盘在其周围呼啸，释放出X射线。图源：inverse

如下方NASA插图所示，黑洞强大的引力足以使吸积盘释放的光发生偏折。相比于外侧区域，靠近黑洞的地方气体速度会更快一点（接近光速）。

根据爱因斯坦的广义相对论，质量足够大的物体所产生的引力可以使时间和空间发生弯曲。

图解：模拟大麦哲伦云前方有黑洞的影像图。请注意重力透镜效应产生两个高度扭曲的星云图像。在顶端出现被扭曲成弧形的银河盘面。图源：wikipedia

在这幅艺术图中，我们可以看到黑洞的俯视图。但由于相对论效应，黑洞顶部的光其实来自黑洞后方。

图解：发布的一张由NASA戈达德太空飞行中心用专业软件制作的黑洞图像。图源：inverse

吸积盘左侧的物质看起来似乎也要比右侧的物质更亮一点。这是因为左侧的物质朝向我们运动，而右侧背离我们运动。

位于中央的环被称为光子环。它显示了物质漩涡朝着不可逃脱的黑洞阴影运动时变得越来越稀薄，越来越暗。

此外，黑洞的引力会撕拉吸积盘中的气体，从而产生明亮的结。这就是吸积盘产生深色或浅色物质喷流的原因。

即便黑洞周即将结束，也没有任何理由停止对这些被误解的怪物的绝对力量的庆祝。我们越是用先进的科技观察黑洞，越是觉得它们古怪。使得我们对星系神秘之心的疑问也越多。

图像来自于NASA戈达德太空飞行中心，Shutterstock/杰里米·施尼特曼。

黑洞是一个引力加速度十分强的时空区域。其引力强到没有任何事物可以从中逃脱，包括任何粒子甚至电磁辐射比如光。广义相对论预言足够密的质量可以扭曲时空从而形成黑洞。

图解：非旋转黑洞的简单说明图。图源wekipedia

无法逃脱的区域边界被称为事件视界。尽管事件视界对穿越其中的物体有非常显著的作用，但似乎还没有观测到它的任何特征。黑洞在很多方面都表现的像个黑体，比如不反射光。此外，弯曲时空中的量子场论预言事件视界会放出霍金辐射。这种辐射的谱线与温度与质量成反比的黑体的谱线一致。但对于具有恒星级质量的黑洞，其温度只有几十亿分之一个开尔文，这使得它几乎不可能被观测到。

作者: Passant Rabie

FY: D

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