黑洞到底長啥樣,一個點?一個球?或是一片虛空?

2021-02-08 老粥科普

黑洞的熱點似乎早就過去了,自從科學家們「拍」下了黑洞的照片,全世界人都知道了黑洞的樣子。

黑洞到底長什麼樣子?即便是在這張照片公布之後,它依然是一個好問題。

因為一直以來連最大的科學家都不知道黑洞到底長啥樣,更多的猜測黑洞只是宇宙中一個緻密的小點,你看不見它,所以它是黑的;甚至因為黑洞的密度太大了,連它周圍的光線都全部被吸引進去,沒有光能跑得出來,所以它更是黑的,於是科學家稱之為黑洞。比如說當你走進一個完全沒有光線的房間,伸手不見五指,你不知道房間的大小和形狀,於是你會說這個房間「黑洞洞的」,讓人害怕。

在上面這張合成圖片裡,黑洞就在那橘紅色光環的中間,你只知道它是黑的,卻還是看不清它的真容。於是無數的想像便由此而生。

(黑洞模型)

許多人對科學家們公布的黑洞「照片」多少都有點失望。因為以目前光學望遠鏡的水平,人類還不可能拍到真正的黑洞。能拍到的,充其量只是黑洞因為吸引其周圍物質形成的巨大吸積盤,以及黑洞通過吸積物向外噴射的強大射線流。

(想像圖:黑洞造成的吸積盤與射線流)

從天體學的角度,它們都是黑洞「視界」之外的東西。如果一定要說有什麼驚喜,那很可能是科學家們發現了「視界」的邊緣,就像下面這張圖所顯示的樣子:

(黑洞想像圖)

網絡上有無數張黑洞的想像圖片,沒錯,我們到目前為止看到的所有黑洞圖片全都是PS出來的。真正的黑洞照片應該是模糊不清,並且需要依靠箭頭和解釋才能讓公眾看明白:「哦!原來這表示有一個黑洞」。

接著拿上面這張想像圖來說,黑洞在哪裡?是中間這個黑色的一片嗎?不是。科學家會告訴你,黑洞在這一個圓的正中間,它是一個看不見的點。黑色區域的邊緣我們叫它視界,視界裡邊的光線跑不出來,所以它是黑色的;而在視界的邊緣,因為黑洞強大引力的作用,從黑洞更遠處射過來的星光被扭曲,就像是星光被透鏡扭曲了一樣,科學家們稱之為「引力透鏡」。

(強引力透鏡效果,它被稱為「愛因斯坦環」)

根據愛因斯坦廣義相對論,引力透鏡是大質量天體對它周圍時空扭曲的表現,引力透鏡並不是真的光學透鏡,光學透鏡會把遠處的平行光聚焦在一個點上,引力透鏡則不會。所以天文學家們會根據觀察引力透鏡來判斷一些大質量的天體,甚至找到一些很暗的大質量天體,比如中子星和黑洞。

(一張受到引力透鏡影響的遙遠星系照片,不用箭頭指示你肯定看不懂,就是指了你還是看不懂)

那麼,科學家通過引力透鏡找到黑洞了嗎?

還沒有。要不然黑洞的照片早就公布了,也用不著等到今天,更不需要拿大量PS的圖片來忽悠人。

既然沒有找到黑洞,為什麼又堅稱有黑洞,難道科學家們在騙人?

這也不對,準確地說,科學家們通過計算,認為巨大質量的天體在它生命的末期,因為引力的坍塌,最後它的一大部分質量的物質會被壓縮到一個極小的「點」,這個點到底有多小?沒人具體知道,但根據計算的結果它有可能小到一個原子甚至比原子還要小無數倍直徑。也就是黑洞的「奇點」。

你可以想像一顆原子大小的小球,那就是黑洞的模樣了。

我畫不出來。

真正從天文觀測角度確定有黑洞,科學家們用的不是天文望遠鏡,甚至強大的射電望遠鏡都沒到發現黑洞。科學家是通過利用引力波接收設備收到黑洞合併時發出的引力波信號,並通過對信號的分析計算,判斷出那是黑洞之間的碰撞所發出的信號,由此確定宇宙中有黑洞存在。

(2015年9月14日,LIGO引力波天文臺接收到一組信號,科學家判斷這是由兩個黑洞碰撞發出的引力波,從而證實確實有黑洞存在。)

現在讓我們回到最初的問題:黑洞到底長什麼樣子?

答案依然是,不確定。

按照數學上的計算,當一顆巨大的恆星燃燒完它的所有燃料時,它的內部產生的熱不再足以支撐外殼強大壓力,於是外圍的材料向內急劇坍塌,強大的重力會把所有物質都壓到「一個比原子還小」的奇點裡。但實際上這個「點」會有多大?它到底是比原子還小,或是跟豌豆一樣,或是跟籃球一般大?沒人知道。因為黑洞強大的引力造成的空間扭曲讓光子都有去無回,所以我們只能猜測它是一個黑洞洞的「空房間」,這個「空房間」的邊界就是黑洞的「地平線」或「事件視界」,這個視界之外是宇宙中最明亮最炙熱的類星體。

所以,所謂的黑洞是奇點與事件視界的總和,有奇點必然有事件視界,有事件視界必然表示它中間有一個奇點,在這二者的中間,是一個有進無出的虛空。

黑洞是什麼?它大概就是這樣的吧。

相關焦點

  • 迷茫了...她現在到底長啥樣?
    迷茫了...她現在到底長啥樣? 時間:2018.12.14 來源:橘子娛樂 分享到: 原標題:迷茫了...她現在到底長啥樣?
  • 古代的銀元寶到底長啥樣?
    劇中的銀元寶個頂個的圓潤漂亮,可到底真實的古代銀元寶長啥樣呢?         在鐵嶺市第十二屆古玩(古錢幣)鑑賞交流會上,一位藏家帶來的明朝銀元寶,就讓大家認真學習了一次。據鐵嶺古玩城專家解釋,明朝的時候,一兩相當於今天的37.5克左右,所以這是一個標準的二兩銀錠。並且這枚銀錠還經過了國內權威鑑定機構的評級鑑定,確認是真品無疑。      這錠銀元寶的品相相當出色,屬於「完全未流通」級別,目前在市場上非常受追捧。果然這錠銀元寶被現場的藏家以1500元的價格買走。
  • 鄭和下西洋的「寶船」到底長啥樣?
    一根出土於當年造寶船的船塢的木尺表明一尺相當於31.3釐米,十尺為一丈,也就是說,「大寶船」有近138米之長。 船上啥樣? 鄭和的寶船屬於樓船,顧名思義,船層數很多。 主甲板中部有一層甲板室叫做舯(中)樓,船艉(尾)部有一座三層的艉樓,鄭和就住在這艉樓上,船頭部分有一個二層樓,從船艙底部到甲板分為五層。
  • 人類首張黑洞照「面世」,快來看看長啥樣?
    仰望星空,1915年,天才物理學家愛因斯坦發表廣義相對論,提出了一個大膽的假設:宇宙中存在一種引力和密度都無限大的宇宙天體——黑洞。在它周圍一定區域內,有個連光線也無法逃離它的勢力範圍,這一勢力範圍叫作事件視界。設想很大膽,求證很漫長。在相當長一段時期內,黑洞預言無法證實。
  • 天使三王黑洞重聚,鬥地主般研究第五代神體,虛空時代的降臨
    說到已經完結的雄兵連之諸天降臨這部動漫,整部下來的劇情可以說是分為三大點,初期就是說明天刃王凱莎死亡,中期劇情就是天基王主動進入黑洞中,被分解死亡,後期的終極一戰就是天啟王涼冰的為愛救家園,最終犧牲的情節。
  • 靳東真人到底長啥樣?關掉十級美顏,不再相信網友的眼光
    靳東真人到底長啥樣?關掉十級美顏,不再相信網友的眼光靳東真人到底長啥樣?關掉十級美顏,不再相信網友的眼光靳東真人到底長啥樣?關掉十級美顏,不再相信網友的眼光靳東真人到底長啥樣?關掉十級美顏,不再相信網友的眼光靳東真人到底長啥樣?關掉十級美顏,不再相信網友的眼光
  • 刷了一整天的黑洞,到底是怎樣一個宇宙巨獸?
    而引力波與黑洞的相關理論工作都是在同一年(即1916年)發表的。在那一年,德國物理學家卡爾·史瓦西解出了廣義相對論的第一個精確解:史瓦西解,也就是我們現在所知道的靜態、球對稱的史瓦西黑洞。1939年,奧本海默和斯奈德發現球對稱的大質量恆星在其核能耗盡後會在引力作用下直接塌縮向中心。1958年,芬克爾斯坦作出了突破性貢獻,發現在史瓦西半徑(黑洞的一個特徵半徑,也叫引力半徑或事件視界)之內,任何粒子和光都無法逃離黑洞。因此,從大約1963年開始,史瓦西解對應的天體開始被稱為黑洞,尤其是在1967年被普林斯頓大學著名物理學家約翰·惠勒採用後,「黑洞」這個詞變得廣為流行。
  • 被一個微型黑洞俘獲
    最近大家都在朋友圈刷人類首張黑洞照片,這個黑洞距離地球5500萬光年,質量為太陽的65億倍。1915年愛因斯坦發表廣義相對論,最先預言了黑洞的存在,2019年人類第一次「目睹」黑洞的真容。照片展示了一個中心為黑色的明亮環狀結構,看上去有點像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的「陰影」,明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。看上去,無比壯麗又恐怖。
  • 鄧超真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信孫儷的審美
    鄧超真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信孫儷的審美鄧超真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信孫儷的審美鄧超真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信孫儷的審美鄧超真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信孫儷的審美鄧超真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信孫儷的審美
  • 謝娜真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信張杰的審美
    謝娜真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信張杰的審美謝娜真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信張杰的審美謝娜真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信張杰的審美謝娜真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信張杰的審美謝娜真人到底長啥樣?關掉十級美顏濾鏡:不再相信張杰的審美
  • 一個名叫黑洞的毛絨公仔 塔塔
    就差實驗證明了——當然,不可能造一個黑洞出來,所以應該說是就差天文觀測了。然後我們所熟知的就是霍金等人關於黑洞的打賭,說天鵝X-1是黑洞,而這群物理宅男打賭的賭注是著名成人雜誌《閣樓》……這些都發生在經典引力時代。其中,我們這次故事的主角:黑洞無毛,就在這段時間裡登場了。黑洞是時空極端扭曲的結果,那麼,它到底有多扭曲呢?
  • 《瘋狂的球球》劉燁成遊戲黑洞?燕子再現王者之風
    本周五晚七點,《瘋狂的球球》迎來踢館賽,湖南衛視「三小花」劉燁、梁田、靳夢佳、主持人柯豆帶著小朋友夏鳴陽組成雪球隊,金鷹卡通主持人燕子、蜻蜓、小兔、八哥與小朋友趙軒瑩組成麥咭隊。到底是雪球隊能踢館成功,還是麥咭隊能捍衛榮耀?讓我們拭目以待~
  • 黑洞到底有多可怕?一個1立方釐米的黑洞能吞掉地球嗎?
    從我們目前對宇宙的認知來看,黑洞是宇宙中最強大的天體,沒有之一。黑洞到底有多可怕呢?通常來講,我們會將黑洞想像成一種非常龐大,並且引力極強的「宇宙怪獸」,而任何進入其「勢力範圍」的物質,都會被無情地吞噬。
  • 假想中的第九大行星或是一個原始黑洞,引力效應的來源
    假想中的第九大行星或是一個原始黑洞,引力效應的來源  Emma Chou • 2020-08-25 18:32:56
  • BBC又出神級紀錄片,霍金帶你生動有趣地了解奇妙黑洞
    不過最重要的,還是黑洞研究的時效性。越研究它,它就越神秘。進展越大,之前的研究成果被推翻的也越多。科學的進步,反映在電影中,就是科幻片的想像力不斷突破。黑洞長啥樣?無數電影曾把它具象化。1979年,迪士尼拍的科幻電影《黑洞》。像個赤紅的火山口,「邀請」著盤旋的飛船。
  • 黑洞原來長這樣!終於出照片了!
    ▲人類首張黑洞照片北京時間4月10日晚9點許,人類史上第一張黑洞照片揭開了神秘面紗。這張照片在全球六地(比利時布魯塞爾、智利聖地牙哥、中國上海和臺北、日本東京和美國華盛頓)同步發布。啥是黑洞?18世紀,英國地理學家約翰·米歇爾便已經意識到:宇宙中有緻密的天體,可以達到滴「光」不漏的程度——密度大到連光都完全無法逃逸。1968年,美國天體物理學家約翰·惠勒正式提出,將這樣的天體,稱作「黑洞」,它們自身不發光,吸入所有一切,什麼都逃不出來。
  • 楊超越真人到底長啥樣?在陽光下拍照忘開美顏,皮膚狀態過於真實
    楊超越真人到底長啥樣?在陽光下拍照忘開美顏,皮膚狀態過於真實!每次在電視上看到楊超越,都覺得她比芭比娃娃還精緻,很多人都忍不住好奇,楊超越真人到底長啥樣呢?其實楊超越本來也算是「草根明星」,從一個默默無聞沒有半點背景的素人,一路走到現在,實在是不容易,同時她也很幸運。如今她各方面都很不錯,也逐漸適應明星的身份,期待她未來可以呈現出更多精彩表現吧!
  • 一個嚴肅思考:如果被吸入黑洞真的會穿越嗎?
    在廣義相對論提出幾個月後,德國物理學家卡爾·施瓦西 推導出了廣義相對論球對稱引力場的嚴格解,還提出了物體的史瓦西半徑的概念,當一顆恆星收縮到這一半徑大小時,就會變成黑洞。那麼,當黑洞把你扯成一根長長的義大利麵的時候,你會落入何處呢?這是現代物理學中最棘手的問題之一。
  • 被贊「美過佟麗婭、熱巴」的新疆第一美人,到底長啥樣?
    被贊「美過佟麗婭、熱巴」的新疆第一美人,到底長啥樣?(文章由有才情的女子原創,嚴禁轉載,侵權必究,全網搜索,無處藏身。)但是今天小編要講的是,被贊「美過佟麗婭、熱巴」的新疆第一美人,到底長啥樣?很多人看完哈妮克孜的這段敦煌舞之後,都讚嘆她比佟麗婭,熱巴還要美,還要驚豔,並且給了她一個非常美的稱號,被大家稱為新疆第一美人,而看過哈妮克孜跳過舞的網友們,直到現在都不能忘懷。而在2019年,哈妮克孜也出演了自己人生中的第一部劇,搭檔的是許凱和吳佳怡出演古裝劇《天舞紀》,到時估計又有一大波美照了。
  • 一個桌球玩一整天,網友:看把孩子無聊成啥樣了
    吳磊也是這類人群的一員,近日他僅靠一個桌球就玩了一整天,讓一眾網友哭笑不得。在視頻中,吳磊穿著隨意的粉色衛衣,戴著帽子,十分平常的家具打扮,正拿著一個桌球拍向網友們展示他新開發的活動:花式打桌球。