银河系中心黑洞照片公布！关于黑洞你知道多少？|吸积盘|太阳系|引力|银河系|黑洞

第二张黑洞照片发布

2022年5月12日，由全球13家天文机构300多位天文学家组成的组织《事件视界望远镜》（Event Horizon Telescope，简称EHT）发表了他们的第二张黑洞照片--位于银河系中心区域的“人马座A*”，这是该组织所发布的第二颗黑洞照片，此前2019年4月份他们发布了全球第一张黑洞照片—M87*，当时造成了不小的轰动。

“人马座A*”位于银河系中心区域，距离地球2.7万光年，质量约为400万个太阳质量，直径约6000万公里--相当于地球到太阳距离的4成。最早于1974年被发现，而首先确认该黑洞存在的两位天文学家根策尔与吉兹获得了2020年诺贝尔物理学奖。

人马座A*无论大小还是质量都只有第一颗被拍下来的黑洞M87*的1500分之1，并且自转相当快，所以对它的观测更加困难，长期以来，只能通过旁证和计算来证实该黑洞的存在，如今，经过5年的努力，终于得见它的真面目。天文学家形容，它看起来就像是太空中的甜甜圈。

上图为2019年发布的M87*照片

黑洞是怎样拍下来的？为什么这么模糊？

无论是人马座A*还是M87*，距离地球都太过遥远了，在地球上看来，它就跟月球上一个甜甜圈一样大，以目前的科技水平，无论什么样的望远镜，都没有办法得到足够的数据形成图像。于是，EHT使用一种叫“长基线干涉测量 (VLBI)”的技术，把分布在地球上各处的8个射电天文望远镜连接起来，组成一个跟地球一样大的虚拟望远镜，连续多天收集数据，类似于普通相机上的长曝光一样，再花了几年的时间把这些数据整合分析计算之后，生成数千张图像，再整合成为一张最终的结果，最终得出了今天的图像。但是，尽管“地球”已经十分庞大了，相对于2.7万光年的距离来说，仍然是相当渺小，相对角度仅仅只有37微角秒，要获得清晰的图像几乎不可能。

黑洞是什么？

爱因斯坦的广义相对论指出，引力其实是时空弯曲的体现，一个有质量的物体会使它周围的时空变得弯曲，质量越大距离越近则弯曲越严重。如图所示，原本的直线在质量的影响下，变成了曲线，当另一个物体在弯曲了的时空行进时，虽然它仍然在走直线，但实际上路线也变得弯曲了。

基于广义相对论，霍金等人进而推断，如果一个物体的质量足够大，那么，在它周围的时空弯曲的程度就能形成闭合。如图所示，原本的直线，变成了闭合的圆圈。

在这种情况下，无论怎么努力，都离不开这个圆的范围，就像你在地球上无论怎么走，都走不出去一样，因为地面是弯曲闭合成圆了。那么，这种天体会捕获任何靠近它的物体，而没有任何物体能够在被它捕获的情况下脱离，包括光线也射不出来，也就是说，它是看不见的。于是科学家们把这种质量巨大的天体称为黑洞。后来，人们根据这个理论，寻找到了不少疑似的黑洞。直到2019年4月EHT发布了第一张黑洞的照片，证实了黑洞的存在。这也证明了广义相对论的正确性。当然，后来也证实了黑洞并不是“只吃不拉”，它仍然会向外喷射高能粒子。

既然黑洞是看不见的，为什么能拍到它的照片？

照片中的并不是黑洞本身，而是它的外围，黑洞本身隐藏在中间黑黑的那一片里面。如上文所述，黑洞周围形成闭环的那一圈，称为“事件视界”，这是黑洞吞掉光线的势力范围，只要进到这个圈以内，就没有逃脱的可能，这个圈的半径大小，称为“史瓦西半径”。事件视界以内，是不可观测的，目前没有任何人知道那里面到底是什么情形，跟宇宙起源一样神秘。而事件视界以外，由于黑洞的巨大引力，有无数的气体尘埃围着它转，就像地球围着太阳转一样。这些绕着黑洞旋转的物体，形成了巨大的吸积盘，而其中大部分由于巨大引力和极高温度被撕裂的原子，会发出光子，所以能被观测到。照片中的甜甜圈，正是事件视界之外的，“事件视界望远镜”正是由此得名。