黑洞表面探索藍圖-tft每日頭條

說起宇宙中最強大、最神秘的黑洞，你腦海中會浮現出什麼樣的圖像？一般影視以及科普作品中，往往都是這樣的：巨大的吸積盤圍繞黑洞旋轉，兩端是高速噴射流，一切宇宙物質乃至光線都被無情地吸入其中。

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）1

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）2

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。

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）3

現在，NASA(美國航空航天局)以嚴謹的科學态度，繪制出了清晰的黑洞面貌，一個扭曲、壯美的世界。

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）4

這是一個由黑洞本體、光線、吸積盤等組成的系統，各個部分詳細解釋如下：

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）5

最中間黑色的部分，不是黑洞，而隻是黑洞的影子(Blackhole Shadow)，約為視界(Event Horizon)的兩倍。

它外邊的一圈細細的光線被稱為光子圈(Photon Ring)，是吸積盤影像多次扭曲後形成的一個“光圈”，其中的光線往往會被黑洞扭曲兩次、三次甚至更多次，才會被外界看到，而且因為太靠近黑洞而變得更暗更弱。

整個外圍繞着黑洞旋轉的，就是巨大的吸積盤(Accretion Disk)，熱熱的、薄薄的一層，由各種高速旋轉、緩慢墜向黑洞的物質、氣體組成，因為強烈的碰撞、輻射而變得極為明亮。吸積盤本來是一個正常的圓盤形狀，但是因為黑洞附近光線高度扭曲，我們看到的吸積盤就變成了圖中的樣子。

上方其實是吸積盤的遠端，黑洞的引力場扭曲了遠端的光線傳播路徑，使之仿佛立了起來而被我們看到。下方則是吸積盤遠端的底部，同樣是因為光線被黑洞引力場扭曲而成了這個樣子，屬于一種透鏡效應，但是因為要從黑洞“下方”繞過，所以看起來比上方更小，也不夠完整。

另外可以看到，吸積盤左側的圖像比右側明亮很多，這是因為此處假設吸積盤逆時針旋轉，左側的物質在朝着觀察者的方向高速運動，由于多普勒效應而變得明亮，右側遠去的則變得黯淡。

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）6

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）7

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）8

黑洞表面探索藍圖（NASA繪制高清精确黑洞結構圖）9

如果你看過電影《星際穿越》(Interstellar)，就會發現NASA的這張圖看起來很熟悉，因為那部電影中的黑洞基本就是這個樣子，也是史上第一次在影視作品中如此科學、(以人類所知)真實地表現黑洞，背後邀請了嚴謹的科學團隊進行計算渲染。