在前几日，也就是北京时间4月10日21点整，天文学家召开发布会，宣布了首次直接拍摄到黑洞的照片。这张照片来之不易，从开始拍摄到数据分析再到最后的成型，用了两年的时间。为这次观测准备的工作，则用了10年的时间建造事件视界望远镜（Event Horizon Telescope,简称EHT）
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
这次观测的黑洞，一个是我们银河系内部的黑洞Sgr A*（人马座A*）质量大约是太阳质量的430万倍，距离地球约25000光年。而另一个黑洞更是庞然大物：M87黑洞，质量是太阳的60亿倍，远超太阳系的尺寸。
在电影《星际穿越》中，由电脑计算得出的超大质量黑洞“卡冈图亚”已经是非常接近真实的黑洞了，但是计算仍就是计算，这次人类开始玩真的了。
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
可以说，这次黑洞的观测，是人类朝天体物理学迈向的又一步，虽然对当下的作用并不明显，但是对未来物理学的发展将会有深远的影响。
黑洞是怎么形成的？
当一个恒星衰老时，他的热核反应耗尽了所有的燃料，内部就会失去足够的力量来撑起外部的重量。所以这时，核心开始坍缩，最后形成了体积近乎无限小，质量近乎无限大的天体
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
黑洞的产生其实与中子星相似，都是因为恒星衰老后，核心在自身的作用下迅速的坍塌，收缩，并且发生强力爆炸。但在黑洞情况下，恒星的质量过于庞大，使得收缩过程无休止的进行，连中子之间的排斥力都无法阻挡，被压力碾成粉末，剩下的则是一个密度近乎无限大的物质，由于高质量产生的引力，使得最快的光都会被吸入——这也是为什么我们看到的照片的内部是黑色的原因。
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
图片中的光环就是黑洞吗？
从黑洞理论诞生的那一刻起，科学家就对其不断进行研究和计算。而黑洞的理论依据，则是由爱因斯坦的广义相对论的计算得出的。在广义相对论公开发表后，科学家在一个月后计算出的第一方程组证明了黑洞这样的星体的存在。具体计算都是很艰涩的硬核科学，这里就不阐述了。
总而言之，从理论依据来说，宇宙中存在着一个质量近乎无限大的天体（注意了，是近乎，不是完全），光在他的引力范围内都无法逃脱。
而在在这个天体的引力范围外内之间，有一圈的时空边界，如果物体在边界线的内部，就永远不可能逃脱，这个圆圈就叫做“事件视界”。而在事件视界外，有物质围绕着黑洞旋转，就像是地球绕着太阳转一般。这些物质转速极快，因为相互摩擦而产生炙热的光，包括x射线到可见光，这些物质摩擦而产生的辐射与光芒，被称为“吸积盘”
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
而我们看见的黑洞，并不是黑洞本身，而是它边界的吸积盘发出的辐射勾勒出的轮廓。
什么是事件视界望远镜？
事件视界望远镜，是一个以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的计划。在全世界分布着八个射电望远镜，一同工作，形成口径相当于地球直径的虚拟望远镜。
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
我们知道，望远镜的口径越大，他的观测距离就越远，所以事件视界望远镜拥有人类目前为止掌握的最大距离。事件视界望远镜期望验证爱因斯坦广义相对论在黑洞附近的强引力场下是否会出现偏差，也就是研究广义相对论的正确性。
美国东部时间2019年4月10日9时，全世界有七处召开发布会，发布了人类历史上获得的第一张黑洞照片。
事件视界望远镜的原理是什么？
这个地球大小的望远镜利用的是一种叫做“甚长基线干涉测量”的技术，它允许多个望远镜同时观测一个星体，模拟大小相当于望远镜之间最大间隔距离的巨型望远镜的观测效果。
1962年，英国剑桥大学的卡文迪许实验室的马丁•赖尔利用基线干涉的原理，发明了综合孔径射电望远镜。原理是用相隔两地的两架射电望远镜接受同一个星体的无线光波，两束波相互干涉，望远镜的分辨率就相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。他也因此获得了1974年的诺贝尔物理学奖。
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
而甚长基线干涉测量同这个原理一样，只是距离更加遥远。而在各个天文观测台中，为了确保时间统一，都会采用一亿年都不会出现一秒误差的原子钟。
而虽然黑洞的质量十分巨大，但是他们的距离也十分遥远，所以打个比方，在地球观测这两个黑洞就相当于从地球上看月球上的一个苹果。所以，虽然拥有了地球口径的望远镜，观测黑洞也是一个艰苦的过程。
黑洞照片的出现有什么意义？
“ 黑洞”不是黑洞： 关于事件视界的介绍以及黑洞的浅析
前面已经提到，是爱因斯坦的广义相对论推导出了黑洞这样的一个天体的存在，而根据理论，黑洞的形状应当是球体，而他的吸积盘也应该是圆盘状。
也就是说，如果这次的照片的结果与广义相对论无异，就可以再次说明爱因斯坦的理论是正确的。而如果出错，近代的天体物理基础都将面临严峻的考验。
很幸运，这次的黑洞照片与广义相对论的推导无异。在未来的天体物理学中，黑洞的研究势必会成为重要的基础。
（以上文段纯属个人浅见理解与看法，有不足之处，欢迎朋友们提出并指教）
2019年4月14日于深圳松岗
网友评论