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那是時間和空間的扭曲
圖源：inverse
早些時候，人們拍到了第一張黑洞照片。但要能真正理解這些怪物的絕對力量，我們還需要知道它們是如何運轉的。
圖解：在巨大橢圓星系M87核心的超大質量黑洞質量大約是太陽70億倍，如事件視界望遠鏡發布的第一張圖片（2019年4月10日）所示。可見眉月形的光環和中心的陰影，這是在黑洞的事件視界光環和光子捕獲區引力的放大視覺影像。眉月形肇因於黑洞的自轉和相對論放射現象；陰影直徑大約是事件視界直徑的2.6倍。圖源：wikipedia
正因如此，NASA發布了一張新的黑洞形象。這張令人著迷的動圖，是在星期三為紀念「黑洞周」而發布的，它捕獲了宇宙物質在黑洞周圍運動的磁航向。被黑洞引力捕獲的這些物質，均表現出在速度以及光線偏折上的差異性。
儘管黑洞在浩瀚的宇宙中是黑暗的宇宙空隙，但其覓食狂潮卻在邊界處引發了壯麗的燈火表演。
通過吸食其周圍的物質，黑洞的質量可以生長到太陽的幾百萬倍幾十億倍。被黑洞吸食，這是很多離黑洞太近而被撕裂的可憐恆星的命運。當這些受害者漸漸落入黑洞，所有這些累積的物質會形成一個吸積盤。隨著越來越多的物質落入黑洞，吸積盤的溫度開始升高，釋放出X射線。
圖解：一個黑洞的吸積盤在其周圍呼嘯，釋放出X射線。圖源：inverse
如下方NASA插圖所示，黑洞強大的引力足以使吸積盤釋放的光發生偏折。相比於外側區域，靠近黑洞的地方氣體速度會更快一點（接近光速）。
根據愛因斯坦的廣義相對論，質量足夠大的物體所產生的引力可以使時間和空間發生彎曲。
圖解：模擬大麥哲倫雲前方有黑洞的影像圖。請注意重力透鏡效應產生兩個高度扭曲的星雲圖像。在頂端出現被扭曲成弧形的銀河盤面。圖源：wikipedia
在這幅藝術圖中，我們可以看到黑洞的俯視圖。但由於相對論效應，黑洞頂部的光其實來自黑洞後方。
圖解：發布的一張由NASA戈達德太空飛行中心用專業軟體製作的黑洞圖像。圖源：inverse
吸積盤左側的物質看起來似乎也要比右側的物質更亮一點。這是因為左側的物質朝向我們運動，而右側背離我們運動。
位於中央的環被稱為光子環。它顯示了物質漩渦朝著不可逃脫的黑洞陰影運動時變得越來越稀薄，越來越暗。
此外，黑洞的引力會撕拉吸積盤中的氣體，從而產生明亮的結。這就是吸積盤產生深色或淺色物質噴流的原因。
即便黑洞周即將結束，也沒有任何理由停止對這些被誤解的怪物的絕對力量的慶祝。我們越是用先進的科技觀察黑洞，越是覺得它們古怪。使得我們對星系神秘之心的疑問也越多。
圖像來自於NASA戈達德太空飛行中心，Shutterstock/傑裡米·施尼特曼。
黑洞是一個引力加速度十分強的時空區域。其引力強到沒有任何事物可以從中逃脫，包括任何粒子甚至電磁輻射比如光。廣義相對論預言足夠密的質量可以扭曲時空從而形成黑洞。
圖解：非旋轉黑洞的簡單說明圖。圖源wekipedia
無法逃脫的區域邊界被稱為事件視界。儘管事件視界對穿越其中的物體有非常顯著的作用，但似乎還沒有觀測到它的任何特徵。黑洞在很多方面都表現的像個黑體，比如不反射光。此外，彎曲時空中的量子場論預言事件視界會放出霍金輻射。這種輻射的譜線與溫度與質量成反比的黑體的譜線一致。但對於具有恆星級質量的黑洞，其溫度只有幾十億分之一個開爾文，這使得它幾乎不可能被觀測到。
作者： Passant Rabie
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