给黑洞拍照前，怎样确定这就是黑洞？

2025-01-15 03:26:22

推荐回答（5个）

回答1：

题主这个问题问的很有意思。黑洞，顾名思义，就是看不见的洞（废话）。但是如何理解“看不见”，还是需要一点点专业的知识。

根据爱因斯坦怹老人家提出来的广义相对论，我们所处的空间充满了引力场，比如重力--我们在地球附近受到的地球的引力；地球绕着太阳转所受到的太阳的引力等等。而质量较大的物体，能够比较明显地将空间扭曲，从而使得它周围的物质有向它运动的（落到坑里）的趋势，这就是引力的另一种解释。比如下图中的人造卫星处在地球所扭曲的空间当中无法自拔。只有当人造卫星的速度超过第二宇宙速度，才能突破从这个“地坑”中逃出去。这个速度也称为地球的逃逸速度。

随着地球质量变大，逃出这个坑的速度也相应变大。这很好理解：越陡的坑需要越快的速度冲出去。当地球的质量变大到连宇宙中最快的物质——光都无法逃出时，我们就将它称为黑洞：因为它自己发出的光、从它身边擦肩而过的光，都掉进它将空间扭曲形成的深坑当中了。所以，我们是“看”不到黑洞的。

那科学家又是怎么知道“咦，这里有黑洞”的呢？

目前，我们只能采用一些间接方式来探测黑洞的存在，比如观测它周围的吸积盘和喷流，它们由于气体摩擦而产生了明亮的光与大量辐射，很容易被探测到。

吸积盘：是一种由弥散物质组成的、围绕中心体转动的结构（常见于绕恒星运动的盘状结构）。比较典型的中心体有年轻的恒星、原恒星（protostar）、白矮星、中子星以及黑洞。在中心天体引力的作用下，其周围的气体会落向中心天体。假如气体的角动量足够的大，以致在其落向中心天体的某个位置处，其离心力能够跟中心天体的引力相抗衡，那么，一个类似于盘状的结构就会形成，这种结构就叫做“吸积盘”。在吸积盘中，物质通过较差转动及粘滞向外传递角动量。在这个过程中，气体所携带的引力能得到释放。这些释放的引力能会加热吸积盘中的气体，导致气体向外辐射。

简单来说，比如弄一盆糖稀，把筷子插在中间转，外面的一部分糖稀也会跟着筷子转动起来，越远的地方转动得越慢（当然这个是因为黏性而不是引力，原理上是完全不同的，只是为了便于理解）。通过观察外围转动的糖稀的分布情况，就能大概推测插入筷子的位置。

相对论性喷流（英文：Relativistic jet）是来自某些活动星系、射电星系或类星体中心的强度非常高的等离子体喷流。这种喷流的长度可达几千甚至数十万光年。

喷流的成因至今仍有争议，一般认为相对论性喷流的直接成因是中心星体吸积盘表面的磁场沿着星体自转轴的方向扭曲并向外发射，因而当条件允许时在吸积盘的两个表面都会形成向外发射的喷流。有点复杂……恐怕想搞懂这东西，得要学几节课的天体物理和近代物理了。

总之，黑洞虽然是肉眼看不见的，但是奈何它的小弟们太高调了呀！身边的吸积盘和喷流都是牛逼闪闪充满了霸王色霸气的存在，只要通过观测周围的“真·气场”，就能判定出黑洞的位置，并拍下它(小弟们)的照片。

话虽如此，这张“模糊不清”的照片花了全球科学家们两年的时间才从真·浩如星海的数据中提取“冲洗”出来。而为了获得这些数据，他们绞尽脑汁提高天文望远镜的观测精度，并从无数黑洞中筛选出最适宜观测的黑洞。这张照片的背后是人类最顶尖的智慧结晶，也是物理学通向未来的钥匙。

最后的最后，向百年前就通过数学推导预言了黑洞存在的爱因斯坦怹老人家致敬。数学好的人惹不起啊！

回答2：

这次首发的黑洞照片是一个叫做“时间视界望远镜”的项目，这个项目由全球很多国家的科学家和科研机构一起搞。他们的观测目标主要是俩，一个是我们银河系的中心，也就是半人马座A*（读作半人马座A星，带星的表示中间那个东西，不带星的表示半人马座A）。另一个就是M87的中心。而这个照片，就是M87的中心。

在很久很久之前，我们就通过已知的物理定律，推算出来了在星系的中心可能是一个黑洞。这主要是通过计算天体的质量达到多大时，引力就可以克服中子简并压力，这时就没有什么力量可以阻止这个天体进一步坍缩了，它就会变成一个黑洞。

我们观测遥远的星系，可以根据恒星的光谱来判断这个恒星的质量大小。因为恒星发出的光，和它的质量有关系。大家可以想象成越大的烟花会爆炸的越亮，成分不同的烟花，会显现出不同的颜色，恒星也是如此。通过这些天体的运动方式，我们就可以计算出他们之间的质量关系，从而得到这个星系中心的大概质量。如果这个质量远远大于3.2倍太阳质量，那就都有可能最终坍缩成一个黑洞。

而这次的目标，也就是M87，它的质量可以提前计算出来是65亿倍的太阳质量。那这肯定是个黑洞没跑了，否则之前的理论就有问题了。

所以在他们放出这个照片之前，我们是根据已知的物理定律和数学计算出来的，这个M87中心的大质量的天体，就应该是黑洞。这次照到照片之后，我们又可以确定之前的理论没有问题，黑洞是真实存在的。

在观测之前，科学家们就心里有数了，知道这些星系的中心应该是个黑洞。在选择目标的时候，会选择比较好观测的目标，和有价值的目标。换句话说，大家知道这里有个黑洞，就是想看看到底是不是。而不是拍完照才知道这是黑洞的。

科学家们最喜欢的就是观测结果符合理论值，就好像强迫症患者一样。

回答3：

黑洞可以说是宇宙中最有魅力的天体之一了，因为黑洞这个东西就好像它的名字一样，是一个无底洞，即便是速度快如光线，也无法从其中逃脱开来。

如下图所示，从时空的角度看起来，黑洞就是在时空网上的一枚深不见底的洞穴，任何东西掉到黑洞中就再也出不来了，所以黑洞的本身是不会散发出来任何的光线（电磁波）的。

而且直到2019年4月10日，人类拍摄到第一张黑洞的照片之前，人们其实都从来没有见到过黑洞的“真身”。

那么问题就来了，在人类第一次拍到黑洞的照片之前，人类是怎么能够确定宇宙中的某一个位置有一颗黑洞呢？

事实上，黑洞虽然本身不发光，但是因为其独特的性质所以在黑洞的周边产生了巨大引力作用，所以带来了很多跟其他天体不一样的性质。

首先，根据黑洞附近天体的周期运动可以估算中心天体的质量。事实上，黑洞因为周围巨大的引力作用，所以免不了附近有天体围绕黑洞转动，就好像地球围绕太阳转动一样，根据地球运动的状态可以估算出来太阳的质量。

而根据黑洞周围天体的运动可以算出来这些天体的中央有一个质量巨大的物体，大到这里必须是一个黑洞。

事实上，科学上有一个概念，叫做钱德拉塞卡极限，一旦一颗恒星【或者任何物体】的质量超过这个极限，就意味着引力作用下这个物体会坍塌成一颗黑洞。于是科学家就判定，这个位置应该有一颗黑洞，不然周围的天体不会这么运动。

其次，有一些恒星或者星云靠黑洞很近，所以在黑洞巨大的引力作用下会不断有物质被吸进入到黑洞之中，或者围绕黑洞产生高速的运动——这就叫做吸积盘。

而物质在吸积盘中高速运动或者被吸入到黑洞的过程中，物质之间发生剧烈的反应，从而会放射出剧烈的X射线，这无比剧烈的X射线也预示着黑洞的存在。

所以说，根据天体运动和X射线的强度可以判断宇宙中可能存在黑洞的位置，并且可以估算出来黑洞的质量和大小。到时候用合适的望远镜对该位置进行详细的观察，就可以拍到黑洞的真身了。

回答4：

以前都不知道有黑洞这个东西存在。
现在才确定这个黑洞可能存在的位置，
越来越多的证据证明这里有个黑洞，
所以地球上的人类打算用相机照一下看看。
以前都不知道这个东西存在，
怎么拍。
以前拍到过可能并不知道啊，
因为黑洞不发光，
黑洞会吸收光。
扭曲空间。
拍照也不是拍黑洞，
实际上是通过拍黑洞周围的天体的光，
来产生一个扭曲的环境。

回答5：

中间是黑的，就确定是黑洞了那还有错

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