nasa繪制黑洞圖像:一個(gè)扭曲、壯美的世界
說(shuō)起宇宙中最強(qiáng)大、最神秘的黑洞,你腦海中會(huì)浮現(xiàn)出什么樣的圖像?
一般影視以及科普作品中,往往都是這樣的:巨大的吸積盤(pán)圍繞黑洞旋轉(zhuǎn),兩端是高速噴射流,一切宇宙物質(zhì)乃至光線都被無(wú)情地吸入其中。
今年4月份,人類史上第一張黑洞照片公布,雖然很模糊,但我們終于真切地“看”到了黑洞。
現(xiàn)在,NASA(美國(guó)航空航天局)以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,繪制出了清晰的黑洞面貌,一個(gè)扭曲、壯美的世界。
這是一個(gè)由黑洞本體、光線、吸積盤(pán)等組成的系統(tǒng),各個(gè)部分詳細(xì)解釋如下:
最中間黑色的部分,不是黑洞,而只是黑洞的影子(Blackhole Shadow),約為視界(Event Horizon)的兩倍。
它外邊的一圈細(xì)細(xì)的光線被稱為光子圈(Photon Ring),是吸積盤(pán)影像多次扭曲后形成的一個(gè)“光圈”,其中的光線往往會(huì)被黑洞扭曲兩次、三次甚至更多次,才會(huì)被外界看到,而且因?yàn)樘拷诙炊兊酶蹈酢?/p>
整個(gè)外圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)的,就是巨大的吸積盤(pán)(Accretion Disk),熱熱的、薄薄的一層,由各種高速旋轉(zhuǎn)、緩慢墜向黑洞的物質(zhì)、氣體組成,因?yàn)閺?qiáng)烈的碰撞、輻射而變得極為明亮。
吸積盤(pán)本來(lái)是一個(gè)正常的圓盤(pán)形狀,但是因?yàn)楹诙锤浇饩€高度扭曲,我們看到的吸積盤(pán)就變成了圖中的樣子。
上方其實(shí)是吸積盤(pán)的遠(yuǎn)端,黑洞的引力場(chǎng)扭曲了遠(yuǎn)端的光線傳播路徑,使之仿佛立了起來(lái)而被我們看到。
下方則是吸積盤(pán)遠(yuǎn)端的底部,同樣是因?yàn)楣饩€被黑洞引力場(chǎng)扭曲而成了這個(gè)樣子,屬于一種透鏡效應(yīng),但是因?yàn)橐獜暮诙?ldquo;下方”繞過(guò),所以看起來(lái)比上方更小,也不夠完整。
另外可以看到,吸積盤(pán)左側(cè)的圖像比右側(cè)明亮很多,這是因?yàn)榇颂幖僭O(shè)吸積盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),左側(cè)的物質(zhì)在朝著觀察者的方向高速運(yùn)動(dòng),由于多普勒效應(yīng)而變得明亮,右側(cè)遠(yuǎn)去的則變得黯淡。
如果你看過(guò)電影《星際穿越》(Interstellar),就會(huì)發(fā)現(xiàn)NASA的這張圖看起來(lái)很熟悉,因?yàn)槟遣侩娪爸械暮诙椿揪褪沁@個(gè)樣子,也是史上第一次在影視作品中如此科學(xué)、(以人類所知)真實(shí)地表現(xiàn)黑洞,背后邀請(qǐng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行計(jì)算渲染。
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