美國宇航局發(fā)布：黑洞扭曲時(shí)空的可視化影像！用兩個(gè)字形容：神奇！這種對黑洞的新可視化表明了黑洞引力如何扭曲了我們的視野，扭曲了它的周圍環(huán)境，就像在嘉年華的鏡子里看到的一樣。

這種可視化模擬了黑洞的外觀，在黑洞中，落入的物質(zhì)聚集成一種被稱為吸積盤薄而熱的結(jié)構(gòu)。黑洞的極端引力使吸積盤不同區(qū)域發(fā)出的光發(fā)生傾斜，產(chǎn)生了畸形的外觀。明亮的結(jié)不斷地在吸積盤中形成和消散，因?yàn)榇艌鲈跀噭?dòng)的氣體中形成和扭曲。

• （上圖圖示）從近乎邊緣的角度看，圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的湍流氣體圓盤呈現(xiàn)出瘋狂的雙峰外觀。黑洞極端引力改變了來自吸積盤不同部分光的路徑，產(chǎn)生了扭曲的圖像。黑洞極端引力場使來自吸積盤不同部分的光重新定向和扭曲，但看到的確切情況取決于我們的視角，當(dāng)幾乎沿邊緣觀察系統(tǒng)時(shí)，會發(fā)生最大的失真。圖片：NASA's Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

在離黑洞最近的地方，氣體以接近光速的速度運(yùn)行，而外部部分的自轉(zhuǎn)速度稍慢一些。這種差異拉伸和剪切明亮的結(jié)，在圓盤中產(chǎn)生亮和暗的通道。從側(cè)面看，吸積盤左側(cè)看起來比右側(cè)更亮。吸積盤左側(cè)發(fā)光氣體向我們移動(dòng)的速度如此之快，以至于愛因斯坦相對論的影響使其亮度增加；相反的發(fā)生在右側(cè)，離開我們的氣體變得稍微暗淡一些，當(dāng)我們看到吸積盤正對著面時(shí)，這種不對稱性就消失了。

因?yàn)閺倪@個(gè)角度來看，沒有任何物質(zhì)沿著我們的視線移動(dòng)。離黑洞最近的地方，引力彎曲的光線變得如此過度，以至于我們可以看到吸積盤底面是一個(gè)明亮的光環(huán)，似乎勾勒出了黑洞的輪廓。這個(gè)所謂的“光子環(huán)”由多個(gè)光環(huán)組成，這些光環(huán)在逃逸到達(dá)我們眼睛之前已經(jīng)環(huán)繞黑洞兩次、三次甚至更多次，這些光環(huán)逐漸變得越來越暗、越來越薄。因?yàn)樵谠摽梢暬薪５暮诙词乔蛐危怨庾迎h(huán)看起來幾乎是圓形的，并且從任何角度看都是相同的。

光子環(huán)內(nèi)部是黑洞的陰影，這個(gè)區(qū)域的大小大約是事件視界的兩倍（黑洞的不歸點(diǎn)）。像這樣的模擬能幫助我們可視化愛因斯坦引力扭曲時(shí)空結(jié)構(gòu)時(shí)的意思，杰里米·施尼特曼在馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達(dá)德太空飛行中心使用定制軟件生成了這些華麗的影像。直到黑洞照片發(fā)布之前，這些可視化還局限于我們的想象力和計(jì)算機(jī)程序，從未想過會有可能看到真正的黑洞，然而在4月10日，Event Horizon Telescope團(tuán)隊(duì)利用對M87星系中心的無線電觀測首次發(fā)布了黑洞陰影的圖像。

博科園｜研究/來自：Francis Reddy/美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

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