黑洞並不是真正的黑,也不是一種洞,真正的黑洞其實是這樣的

2020-12-04 玻璃小帥

在我們銀河系的中心,銀河系中所有東西都圍繞著它的核心運轉,這是一個超大質量黑洞SGRA*。如果沒有SGRA*的引力束縛力,銀河就不會存在——然而,儘管距離我們只有25640光年,但我們從未見過它。

我們永遠看不到黑洞,因為它們吸收了所有的光。但是近幾十年來,天文學家和天體物理學家們已經對SGR A*周圍的空間進行了密集的研究,現在一組科學家已經利用這些豐富的數據創建了該空間的3D虛擬實境模擬。

結果是荷蘭拉德布德大學的天體物理學家喬迪·達維拉爾(Jordy Davelaar)的圖像,他是這項新研究的第一作者,他稱之為「迄今為止對黑洞直接環境的最現實的觀點之一」。

他很可能是對的。

法國國家科學研究中心(CNRS)的研究主任、天體物理學家讓-皮埃爾·盧米內特(Jean-Pierre Luminet)告訴《科學警報》記者:「現在超級計算機和3D代碼的日益強大使得科學家能夠綜合考慮越來越多的物理效應。」

這就是你所看到的。在橙色的物質的中心是一個黑色的球體。

這就是黑洞本身-嗯,不是一個洞(實際上和洞正好相反),也不是真的黑,但是現在這個名字被固定了。它是如此的密集,如此強烈的引力,以至於光子無法達到逃逸速度。

它周圍是你將在宇宙中發現的最極端的環境之一。在黑洞周圍旋轉是一大堆灰塵和氣體。

有些東西會被黑洞引力吸引,落在這個物體上,在那裡我們再也不會見到這些掉下去的東西了。有些人會被黑洞中的磁場線所吸引,我們認為它是從極地噴發出來的相對論性噴流。

「你所看到的光,」Davelaar解釋說,「來自於以漩渦的方式消失在黑洞中的物質;由於極端的條件,它變成了一個開始發光的等離子體。這種光被黑洞強大的引力所偏轉和變形。

多年來,人們已經對黑洞周圍的空間進行了幾次模擬。最有名的可能是電影《星際》中的Gargantua,但是值得注意的是,在那種情況下,科學準確性被犧牲成了冷靜的視覺效果。

Davelaar和他的團隊創建的模擬看起來不像Gargantua。它看起來更像早期的天體物理學家——CNRS的已故讓-阿蘭·馬克;當然還有盧米奈特的作品,他於1979年製作了黑洞吸積盤的第一幅圖像。

但仍然存在關鍵的差異,Luminet指出。

首先,Davelaar模擬中的黑洞是以高角動量旋轉的——Kerr時空(旋轉黑洞),而不是Schwarzschild時空(非旋轉黑洞)。

第二,吸積不是從扁平的圓盤流出,而是一個物質環。

第三,Davelaar的模擬包括磁場。

Luminet說:「基本上(第一和第二點)是造成譯文差異的原因。」原因在於,在施瓦茨柴爾德時空中,所有的軌道都是平面的[在一個平面上的軌道],而在克爾時空中,它們不是平面的,除了那些局限在赤道平面上的軌道之外。」

SGR A*中的更可能是克爾黑洞,所以模擬之間的差異很有意義。但即使這樣,它們也沒有太大的不同;以前已經模擬過環形吸積流。最明顯的區別是Davelaar的模擬正在移動。

但是,Luminet指出,「對於我來說,這正是圍繞黑洞旋轉飛行的動力學再現,是這次新模擬中最令人興奮的事情。」

那麼,當地平線事件望遠鏡合作社明年發布SGR A*的用地平線事件拍攝的第一張照片時,我們將會看到這樣的模擬嗎?

可能沒有,但不是因為模擬是不準確的,根據Luminet。這是因為視角直接在黑洞的赤道平面上。

無論哪種方式,我們都會很快發現真相,無論哪種方式發現的記過,黑洞都是非常可怕的。

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