文|新智元

编辑|大明

人类历史上第一幅黑洞照片的诞生，是科学史上的一次壮举，但是实现难度极大，最后得到的图像分辨率相对较低。科学和技术是不断进步的，科学家预计，未来我们可能看到黑洞的直接图像质量，会随着时间的推移而显著改善。

本周，美国国家航空航天局（NASA）为“黑洞周”活动特意制作了新的黑洞超高分辨率的图片，“美哭了”的图片背后，是人类对未来科学技术进步的无限期许。

超大质量黑洞位于大多数大型星系的中心，关于这些黑洞如何到达星系中心的问题，目前在宇宙学上还是一个谜。而究竟是现有黑洞，还是先有星系，是宇宙学中的一大问题。

我们所知道的是，黑洞确实很大，相当于太阳质量的数百万倍到数十亿倍。如此大的质量让，它们可以控制恒星的形成。

黑洞的第一个直接影像，M87 *。

实际上，黑洞的第一个模拟图像是用上世纪60年代的IBM 7040打孔计算机计算出来的，法国天体物理学家让·皮埃尔·鲁米内特（Jean-Pierre Luminet）于1978年手工绘制，看起来和NASA的模拟图像很像。

在两个模拟中（上面是NASA的模拟图，下面是Luminet的作品），图像中间都有一个黑圈。即事件视界，在该点电磁辐射（光，无线电波，X射线等）无法从黑洞的引力中获得逃逸速度。

法国天体物理学家让·皮埃尔·鲁米内特（Jean-Pierre Luminet）于1978年手工绘制的黑洞图片

整个黑洞的中间是圆盘状材料的前部，它围绕黑洞旋转，就像水进入排水管一样。由于高速旋转产生的剧烈摩擦生成大量辐射，可以用望远镜观测到。这正是M87 黑洞图片中看到的那部分。

从模拟图像上还可以看到事件视界周围的完美光环。黑洞周围有大片光线。这实际上是从吸积盘黑洞后面的部分发出的；由于黑洞的引力太强，导致即使在事件视界之外，也能使时空扭曲，并弯曲黑洞周围的光路，导致这部分光线也能被观测到。

从这张图上看，吸积盘的一侧比另一侧更亮，这是由于旋转引起的。朝我们移动的部分更亮，因为它朝我们以接近光速，会使光的波长发生频率变化。这就是“多普勒效应”。反之，远离我们的那一侧显得比较暗淡。

Luminet去年在一篇论文中写道：“这种明显的光度不对称性是黑洞的主要特征，黑洞是唯一能够使吸积盘内部区域的旋转速度接近光速的天体，可以产生强烈的多普勒效应。”

NASA惊艳模拟图像有助于了解围绕超大质量黑洞内部的极端物理现象，有了这些超高分辨率的图片，再看M87的“实拍图”，是不是感觉懂得更多了？

参考链接：sciencealert.com