为什么黑洞是红色的?为什么爱因斯坦是对的?答案是黑洞背后的超级计算

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黑洞真的存在吗?没错,黑洞是宇宙中真实存在的天体文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞概念图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

2019年4月10日晚上9点整首张黑洞的照片在全球新闻发布会上亮相,这个黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

在照片问世过程中,科学家们进行了无数的观测和计算,在震惊世界的同时,我们也对黑洞的颜色产生疑问,黑洞竟是的。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

红色黑洞概念图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

早在1915年爱因斯坦提出了广义相对论,并给出了爱因斯坦场方程1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了该方程的一个真空解,证明了黑洞确实存在文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

那么这已经被证实存在的黑洞究竟是什么颜色呢?黑洞蕴含着怎样的能量呢?爱因斯坦又提供了怎样的理论依据?黑洞照片的背后又有着怎样的技术支撑?黑洞的存在证实爱因斯坦是对的,那么答案真的是其背后的超算吗?文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

人类有史以来获得的第一张黑洞照片文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞是什么颜色?

照片的公布瞬时引起轰动,这让人们清楚的认识到了这个神秘又庞大的天体文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

通过黑洞的照片,我们不难发现,黑洞的中心确实是黑色的,但周围的一圈却是红色的,与其叫它黑洞,不如叫它红洞文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

对于这圈红光,科学家们也给出了相应的解释,但众说纷纭,各派的简介总归是不同的。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

2017年4月拍摄到的全球第二张黑洞照片文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

按理说,黑洞本身是不会发光的,它只会吞噬周围的一切,那些光很有可能是被它吞噬的恒星,这些恒星的表面物质形成吸积气体流和吸积盘文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

在黑洞的引力下,吸积盘内物质落入黑洞的速度极快,物质之间的摩擦使它被加热数十亿度的高温,从而发出辐射文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

落入的恒星只能等待被吞噬的命运,在完全消失之前,向宇宙进行一次告别,证明自己曾经来过文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞结构的构想图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

也有说法道,黑洞的前身其实是恒星,恒星表面最多的物质是,其表面膨胀,内部发生核聚变爆炸后可能演化成,然后演化而成。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

而大部分恒星都是类似于太阳通体呈现红光,所以黑洞周围也呈现红光文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞吞噬恒星的概念图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

科学家们解释道,黑洞在照片中的呈现虽然是静态的,但实际上它是在不停旋转的,因为黑洞不是无限大的,其边界使光发生偏转,从而呈现出颜色。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

而且它在吞噬天体时也并不是一瞬间吞掉,而是从最外层开始,由外而内,最后完全吞噬,说这光是被吞噬的恒星向宇宙最后的告别也并不为过。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

研究人员发现这个黑洞有一个比较弱的伽马射线发射源文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

下面让我们看看这黑洞究竟蕴含着怎样的能量文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞所蕴含的能量

黑洞的引力非常巨大,它最惊人的能力就是吞噬文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

如果黑洞想吞噬一颗周围的恒星,它不会一口吞掉,只会从最表面开始,一点点吸干这颗恒星的一切。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞的引力场文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

恒星表面最多的元素是,他们正在处于核聚变中,突然被吸走会形成一种吸积气体流,类似于出水口的漩涡或龙卷风的风眼,这是在吞噬口的一个漩涡,恒星以及其他物质就被会聚起来并旋转,形成黑洞的吸积盘,最后将恒星慢慢吸食干净文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

长此以往,不断反复,直至它的周围没有物质存在文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

其恐怖之处在于,无论多大体积的天体,都能被其瓦解文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞构想图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

试想如果地球遇到它,那么只有乖乖被撕碎的份了。而且地球是行星并不会发光,就算被黑洞吞噬了,也不会产生吸积流和吸积盘,这表明地球若真的被吞噬,我们甚至来不及和宇宙告别文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

如果我们也在被另一个文明观测,他们压根不会看到地球被吞噬,顶多能看见太阳形成的吸积盘文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞的吸积作用文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞是根据爱因斯坦的广义相对论被计算出来的,因此它被证明在极端条件下仍然成立。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

不仅如此,黑洞是目前已知的唯一能够超越光速的存在,这并不是说它的运行速度能超过光速,而是说它的能量巨大到能够克服光的逃逸,若想将这个能量表达出来,那么就会出现超越光速的物质文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

在这种情况下想要逃脱是不可能的文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

爱因斯坦曾提出,当物体的运动速度达到光速时,就会穿越时空文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

但这谈何容易,这可是人类已知的最快的速度,人类目前的能量根本达不到驱动至光速的可能,更不要说超越光速了。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞蕴含的能量如此之大,那么爱因斯坦又为什么是对的呢?文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

光的速度约为三十万公里每秒,是目前已知的最快速度文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

爱因斯坦提供的理论依据是什么?

1915年爱因斯坦发表了有关广义相对论的演讲,他认为时间和空间是一个连续体,可以被任何有质量的东西扭曲,扭曲的结果就是引力文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

爱因斯坦想通过这个方程告诉我们,物质是如何使时空弯曲的,反过来,弯曲的时空又是如何使物质运动的。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

当我们建立了引力就是时空扭曲这样一个印象过后,显然一个物体不同的部分受到的引力作用也是不同的,当物体只受到引力时,其运动路径是测地线,比如地球上的物体自由下落,就是沿着时空的测地线运动文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

运用广义相对论描述水星绕太阳运动的轨道文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

但事实上,黑洞并不是爱因斯坦预言的,那么是谁预言的呢?文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

1916年德国科学家卡尔·史瓦西利用爱因斯坦场方程计算出一个解,如果大量物质聚集在空间一个点,那么就会形成强大的引力,其逃逸速度将超过光速,这就是黑洞文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

人类对宇宙的认知总是有限的,探索的过程中会有无数的疑问,同时也会进行不停的思考,所以人类可以不断深化对宇宙的认识和了解文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

卡尔·史瓦西文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞庞大的质量以及周围物质的变化导致我们无法直接观测它,但科学家们发现,可以借助其他手段得知它的存在与质量文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

与此同时,借助当前最高的科技手段,能够观测到它对其他事物的影响。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

在黑洞空间里,周围物质被黑洞强大引力吸入起始端开始时,区域时间变化为零。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

那么首张黑洞照片究竟是如何拍出来的呢?让我们来了解一下这背后的技术文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

1978年,美国物理学家绘制了第一幅黑洞概念图文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞照片的背后有怎样的技术支撑?

首张黑洞照片的诞生背后,凝结了目前最先进的探测技术,整个过程历时十余年,动用了来自非洲、亚洲、欧洲、北美洲和南美洲的200多名研究人员,八个探测望远镜分工合作,不分昼夜观测,最终的这张图像也有可能获得诺贝尔奖文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

而这一切成就,都离不开视界望远镜(EHT)和背后的计算文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

艾伦望远镜阵列文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

视界望远镜(EHT)口径足达13000公里,约等于地球的直径文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

它存在的目的就是观测超大质量的黑洞,直接获取事件视界尺度的影像,并由科学家们进行分析。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

其观测波长最终设定在1.33和0.87毫米,同时必须依赖VLBI技术,该技术可以同时观测同一目标,并整合成能形成单一影像的数据。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

射电望远镜——事件视界线望远镜不可分割的一部分文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

每个天文台得到的资料数量庞大,只能用硬盘储存,硬盘的效能对EHT的正常运作至关重要,因为当望远镜观测时,其每秒产生的数据量是以百亿位元为单位计算的。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

一次普通的五天观测期间,每座望远镜会搜集约500TB的数据,整个阵列产生的数据约7PB,将装满1000至2000个硬盘。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

黑洞本身是简单的天体,复杂的是黑洞周遭的环境,理论天体物理学家根据广义相对论建立了数学模型与计算机模拟文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

主反射镜反射入射光并聚焦到一点,就能够将光分解为数据文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

由此看来,黑洞之所以显示红色,并不是其本身呈现红色,而是光在强大引力的作用下发生了偏转文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

爱因斯坦场方程也成功成为后人研究天体运动的理论基础,更是成为发现黑洞的重要地基。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

强大引力的红色黑洞文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

倘若没有超级计算与计算机建模,没有视界望远镜,没有VLBI技术……那么人类又怎么能如此直观的看见黑洞呢?文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/59589.html

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  • 本文由 发表于 2022年11月6日 18:19:18
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