黑洞知识小问答(下)

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空少问答

小课堂

第113期

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黑洞知识小问答（下）

最近，人类史上首张黑洞照片公布，大家也从各路新闻报道、专家讲解、自媒体盘点中学到了不少黑洞相关的名词。

长话短说，这期我们继续聊一些关于黑洞的基本知识。

6、黑洞的吸积

吸积是指致密天体由引力俘获周围物质的过程。黑洞的吸积就是其通过巨大的引力场把周围物质撕碎、拉进黑洞。因为物质在引力场中降落时获得能量，吸积盘中的原子又互相碰撞，所以原子的温度可以变得很高，释放出大量辐射。这也是长期以来间接探测黑洞的重要方式。



黑洞周围物质的强烈吸积作用以及在此过程中产生的高能喷射流模拟图（来源https://n.sinaimg.cn/tech/transform/460/w630h630/20190411/q2ZV-hvntnkq4286506.jpg）

7、为什么看不见黑洞

上一期我们讲到事件视界——在空间中周围存在的这个界面，一旦进入它，即使光也无法逃脱，它就划定了黑洞的范围。

我们想要看到一个东西，除非它发光（辐射）或者反射光（辐射），然后被我们捕捉到（例如眼睛接收到光），太阳就是发射光被我们看见的，桌子就是反射光被我们看见的。但是黑洞——我们通常探测用的光、电磁辐射、粒子辐射等，进入到事件视界后都不能再离开了，它自己内部即使有光也出不了事件视界，我们也就看不到黑洞了。

这也是为什么要叫黑洞，黑色是不反射光的。不过还有个问题，我们为什么能看见黑色的东西？基本上我们接触不到真正完全黑的“绝对黑体”，黑色东西基本都还有各种反射，而且黑色事物与周围的事物也会有对比。



人类史上首张黑洞照片（来源：NASA，https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/blackhole.png）

8、奇点

上期我们说到时空曲率——物体周围时空被引力弯曲的程度。空间和时间具有无限曲率的一点，空间和时间在该处完结，这个点被称为奇点。普遍将黑洞的中心称为奇点。

9、史瓦西半径

我们上期说了，黑洞是逃逸速度达到光速的天体。天体的史瓦西半径即为逃逸速度等于光速时候所得出的半径值。

史瓦西半径不是黑洞实体半径。将物体的逃逸速度设为光速，配合万有引力常数及天体质量，便能得出其史瓦西半径。如果一个重力天体的半径小于史瓦西半径，天体将会发生坍塌。



由8台望远镜组合而成的事件视界望远镜，简称“视界望远镜”（来源：https://n.sinaimg.cn/tech/transform/230/w630h400/20190411/Ky0X-hvntnkq4287182.png）

10、黑洞成像

由黑洞的吸积可以得知，黑洞周围吸积盘要释放大量能量、大量辐射。周围的物质释放大量的光和热，而黑洞又因为它的特点而看不见，那么对该区域成像，黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内的类似阴影的黑暗区域。这就是这次新闻报道的黑洞照片。

但要识别出黑洞来，需要望远镜有超级高的分辨率，也就需要超级巨大的望远镜。这次黑洞成像是世界各地的8台射电望远镜同步观测，同时利用地球自转，形成一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜，称为事件视界望远镜，也简称“视界望远镜”，才能观测如此清晰。


感谢大家的支持，我们下期再见！