2019年4月14日

世界第一张黑洞照片

作者 雪哥

图片来源:Jason Dexter (左) and Kazunori Akiyama (右)

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。 1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“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”。黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世,该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。

事实上,早在1918年,Curtis就在M87看到了一条明亮的射线,直戳星核。1918年是个什么概念呢?爱因斯坦才刚刚提出广义相对论两年,描述带自旋的黑洞解析Kerr解还有40多年才出现,Vesto Melvin Slipher还没观测出宇宙在红移,哈勃定律还得10年才会出现。我们对于宇宙天体的距离,时间尺度几乎都一无所知。。。直到很久以后,我们才知道,这是活动星系核的喷流射出的伽马射线。喷流的长度能大到几千光秒差距。

一直到1977年,Ichimaru才推测了这玩意可能是个黑洞,而直到2016年,人们才确定了这个喷流确实来自星系核!不容易呐。。。这就100年过去了。。。终于,在2015年,LIGO才某种程度上直接观测了黑洞,之后2019年,整整一个世纪后,EHT才拍出了这张照片。

这大概也是天文学家的悲惨之处之一:很多时候,人类短短几十年的寿命并不足以撑到真相大白那天。。。

更加悲剧的是,照片上显示的其实不是黑洞照片,而是黑洞的事件视界附件的物质照片。

换句话说,我们还是没有直接看到黑洞。