黑洞如何產生巨大噴流，首張黑洞照片不比銀河系中心的真實嗎？

作者：文/虞子期

黑洞照片的問世，幾乎讓所有人都歡呼雀躍了一場，物理學沒有因為它而崩潰，甚至沒有令人意外的細節和新物理出現，科學家們並沒有發現黑洞的其他意外特徵。這一次捕獲的黑洞照片，幾乎和我們平時習慣在科學和流行文化中看到的黑洞插圖完美匹配，要說它們之間有何不同，大概就是真實的黑洞看上去反而更加模糊一些。M87是科學家們測量的第一個黑洞，它和我們之間的距離也較遠。黑洞如何產生巨大噴流，不屬於銀河系的黑洞照片真實嗎？

M87作為拍攝對象的照片是否真實

從傳統意義上來講，黑洞照片和我們生活中的照片是完全不一樣的。這次的黑洞照片是通過計算機處理而製成（黑洞事件視界所發射的無線電波），從無線電波到圖像是一個異常困難的過程。在銀河系的中心，有一個射手座A *（超大質量黑洞）和我們的距離更近，但也因此它不能像天空那樣被「固定」。相反，將M87作為拍攝對象則更容易成像，並且在整個過程中不需要進行太多次的「移動」。正是顧慮到可能有不少人有這樣的疑問：為什麼不把第一次的黑洞拍攝對象選在我們所在的銀河系？所以，在新聞發布會上第一時間對此作出解釋。

黑洞如何產生巨大的物質噴流

Messier 87是處女座A的別名，在它中心的黑洞都可謂「臭名昭著」，因為它們總是將物質和輻射噴射至整個太空。它擁有非常龐大的相對論噴氣機，足以使其徹底逃離身邊的星系。那些具有超大質量的黑洞，通常都具備咀嚼附近物質的能力，並且通過他們的事件視野吸收大部分的物質，然後用極快的速度將剩餘的物質再次吐出到太空，科學家們將這種能力稱為「相對論性的噴氣式飛機」，處女座A便是如此，早在1998年，哈勃望遠鏡圖像就展示了逃離處女座A的相對論性噴氣機。

對於這種情況的廣泛性描述，在科學界也是有爭議存在的，比如科學家們並不認同物理學家的觀點：認為當材料加速到極致，它會更容易落入黑洞的重力，並且在這個過程中既保持慣性又能逃離。Bonning表示，這是一個將事件視野望遠鏡觀測（小空間）和相對論性噴氣機（更大圖像）聯繫起來的問題。並且，目前的物理學家還沒有得到準確的答案，但是這一天並不會很遙遠。當我們合作產生第二個目標圖像，或許就能通過兩張圖片的對比提供一些清晰的內容。

愛因斯坦和霍金的理論是否一樣正確

通過視界視野望遠鏡，我們看到陰影的邊緣是圓形的，就像早在20世紀時愛因斯坦的廣義相對論所預測的那樣。這是一個沒有讓任何人感到驚訝的結果，如果相對論都被印證破裂，那麼或許你會被驚的從椅子上掉下去。對於銀河系中心的超大質量黑洞，物理學家們進行了精確測量，已經能夠觀察它的重力是怎麼移動附近的單個恆星。同時，物理學家們通過黑洞質量對星系不同「恆星層光」的影響，或者質量對不同「自由浮動氣體層光」的影響，粗略的進行了測量。當然，物理學家們並不一定會採用這個方法批量的測量黑洞質量，但這樣的改進的確為未來的計算提供了極其重要的數據點。

對於物理學家霍金，他職業早期最大的貢獻當屬「霍金輻射」概念的提出，指出了黑洞並不是黑色，並且會因為時間的推移而發出輻射，雖然這個輻射的量級並不是特別大。但這個重要的結果卻表明了只要黑洞停止生長，便會開始從能量的損失中發生收縮。這一次的事件視野望遠鏡對於這一理論並沒有進行證實、或者是否認。從理論上來講，生命周期較短的物體，加上本身比較小，是可能將整個事件視界包含的，隨著近距離的觀察機會越來越多，和總體尺寸相比可以獲得更多輻射，我們人類最終將會弄清這些輻射是如何產生，並找到它、檢測它的輻射。

廣義相對論和量子力學之間有何關聯

在物理學家們的世界裡，有一個有趣的現象：當大家聚集在一起談論某個新的發現時，通常你都可以聽到有人會認為這對解釋「量子引力」而言是有幫助的。對於物理學而言，量子引力是這個領域最大的未知，因此，物理學家們使用了兩套不同的規則來釋義。基於量子力學無法解釋引力、相對論無法解釋量子行為這一現狀，物理學家希望有一天可以將兩者結合起來，形成統一的一套理論，而這個理論可能涉及某種量子引力。在黑洞照片宣布之前，同樣也有人猜測，它的發布可能會讓這個問題有突破性的進展，建議那些答案能夠早些到來。但科學研究者Bonning表示，即使有計劃的升級，我們也不太可能達到那種效果。

為何在此之前我們不曾看到黑洞圖片

或許，超大規模這個概念對於我們的日常生活而言，一定是個肉眼可見的龐然大物。但是，超大規模的黑洞，對於我們而言其實並不是那麼大，即使拍攝銀河系中心的這個被認為達到太陽400萬倍黑洞圖像，其實就好比是在月球的表面拍攝DVD一般。並且，黑洞還時常可能被遮擋黑洞周圍光線的材料所擋住。所以，想要看到黑洞的圖片，不管是從客觀因素，還是技術層面，都是一件特別困難的事，需要很多準備，也需要一個契機。

這個時候你可能又有了一個新的疑問，既然在此之前我們不曾看到它，那麼，又是如何知道它存在的呢？早在愛因斯坦提出相對論的時候，就已經預測恆星死亡後會留下密集的核心，並且這個核心的質量達到了太陽的三倍，通過方程式表明重力會使得黑洞產生，但在4月10日之前，科學家們都無法直接觀察或者拍攝到黑洞，但他們並沒有通過間接證據來證明他的存在。比如黑洞噴出巨大的帶電粒子，我們是可以通過儀器檢測到的。

為什麼科學家們不通過可見光捕捉圖像

可見光和無線電波相比，後者具有更好的解析度（目前技術中最高），望遠鏡的解析度約為20微秒。8個地面射電望遠鏡、全世界200多個天文學家、大多位於高海拔地區的地理環境，科學家們就是這樣捕獲這個圖像的，雖然目前科學家們還不知道為什麼黑洞「戒指」的形狀如此不規則，但這就是M87向我們所有人展示的樣子。希望在不遠的將來，科學家們可以回答這個疑惑。

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