爱因斯坦预言过黑洞的存在吗(黑洞竟然是红的)

明明叫黑洞,为什么黑洞照片的颜色是红色的?为什么它不叫红洞?

其实,这和黑洞一开始的命名有关,它最初是爱因斯坦广义相对论的一个衍生猜想,最后一点一点被证实。

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黑洞为什么是红色的

等人们拍摄到黑洞的第一张“玉照”,已经是2019年的事情了,此时距离黑洞这个假设已经过去了近100年。

名字都已经被写进去了,也就不好随意更改。

或许很多人不知道的是,咱们看到的这个黑洞照片,其实也不是黑洞的真实样子,它是后期处理过的。

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黑洞的照片其实是“照骗”

爱因斯坦与黑洞

提到黑洞,大家第一个会想到霍金,的确,霍金教授研究黑洞研究得比较多,在上面取得的成就也非常高。

但是,黑洞并不是霍金第一个发现的,它源于爱因斯坦的广义相对论

不管是狭义相对论还是广义相对论,在当时都是一种假设,没有实验作为支撑,但是这不妨碍科学家们研究相对论。

一位叫做卡尔·史瓦西天文物理学家,在爱因斯坦论文发表后的第二年,开始研究爱因斯坦的引力场,在进行计算之后,得到了一个固定值

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黑洞的概念和爱因斯坦有关

史瓦西认为,只要进入这个范围,那么无论是什么物质都会被吸进去

根据史瓦西的计算,只要天体的半径小于这个定值,那么它就会发生吞噬其他物体的现象,后来这个半径被称为“史瓦西半径”

后来的天文物理学家不断地完善这一假设,得到了一个天体的假想,它的半径小于史瓦西半径,质量大到离谱,密度也非常大

由于光也无法从这个范围内逃出去,理论上这个天体是不发光的,所以是一片漆黑,被命名为“黑洞”。

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卡尔·史瓦西和他的“史瓦西半径”

从此,黑洞这一名词诞生,这在当时不过是一种假设,即使真的存在黑洞,仅仅通过光是不可能发现它的。

但是,不能从光学上发现它,总会有别的方法,1970年,人类第一次发现了黑洞

当时的人造卫星发现,在天鹅座X-1方向有特殊的射线发射出来,与过去接收的射线完全不一样

这个发现表明,黑洞不再是一个假设,而是宇宙中真实存在的天体,爱因斯坦又对了

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黑洞最初是一个假设

黑洞的存在,可以作为广义相对论正确的一个重要证据。

但是,就像黑洞一开始的定义一样,它是吸收所有物质的,人们通过天文望远镜根本就看不到它的存在。

既然看不到,为何还能拍出一张照片呢?

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人们对黑洞的想象

拍摄黑洞

其实,万众瞩目的黑洞照片,是一张“照骗”,如果非要严格意义来定义,所有太空图片都有一定程度的Ps。

黑洞的第一张照片,是8台望远镜经过长时间的追踪,最后经过超级计算机的处理,合成的照片。

这是一个处于M87星系的黑洞,距离我们5500万光年,质量是太阳的65亿倍

黑洞的时空曲率非常巨大,光也逃不掉,所以没有光从黑洞中发射出来,但是,黑洞中心没有光,不代表黑洞周围没有光

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黑洞在M87的位置

可能很多人对黑洞有误解,认为它像贪吃蛇一样,吧唧吧唧就把天体吞了,实际上,黑洞吞噬才是真正的吸星大法。

在没有被完全吸光之前,天体残余的部分依旧是发光的,这其中还会发射很多射线,比如γ射线

因此,在地球上不同的位置,天文学家找到了8台天文望远镜,从北半球到南半球,全部监测M87星系。

它们组成了一个望远镜系统叫做视界望远镜(EHT),相当于一个口径13000公里的大望远镜。

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参与拍摄黑洞的八台天文望远镜

这些望远镜全部都是射电望远镜,不是在“看”黑洞,而是在接收黑洞周围的电磁波,然后将其转化为数据储存起来。

等到监测任务完成得时候,电磁波数据存满了2000多个硬盘

之后得一切就要交给超算了,也就是超级计算,这是利用计算机对这些数据进行处理,一般的计算机根本做不到,得需要超级计算机

来自美国和的德国的超级计算机团队,对这上百亿个G的数据进行处理,筛选出不必要的数据。

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超级计算机

其实监测工作早在2017年就已经完成,但是照片是在2019年才合成出来,可见这背后巨大的工作量。

有的时候科学家们处理了一整天的数据几百个G,没一个B(字节)是有用的

所以,这张照片不是拍摄的,是通过电磁波信号转化而来的。

照片中的黑洞像一只猫猫的眼睛,中间是黑的,周围是红色的,网友们纷纷开始恶搞P图。

玩归玩,闹归闹,科学的事情也不敢开玩笑,不是说好了黑洞吗?咋处理出来是“红洞”了?

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人类第一张黑洞照片

黑红黑红

关于黑洞为什么是红色的,不少网又表示,没听过“黑到深处自然红”吗?

当然,这是调侃的玩笑话,其实黑洞的颜色很早之前霍金就研究过,他当时就认为黑洞周围是有颜色的

黑洞的颜色,还要从它吞噬天体的“吸星大法”开始说起。

当一个黑洞靠近一个天体的时候,天体会被黑洞巨大的引力撕碎,这些碎片不会立马被黑洞吞噬掉,而是像漩涡附近的水一样,围绕黑洞旋转

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黑洞吞噬天体

虽然被撕碎了,但是这些天体的组成原子没有变,比如恒星,还是氢原子。

这些碎片围绕黑洞组成了一个吸积盘各种反应还在进行,所以会发光、产生射线、甚至还会出现声音

2022年,NASA就听到了黑洞吞噬的声音,这是非常罕见的,因为黑洞什么都吸,它会吸收星云,而组成星云的主要成分是气体

这个时候的黑洞吸积盘就不是真空的,而是有“空气”的,内部吞噬的声音就会通过星云残骸传播。

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宇宙中的各种星云

视界望远镜(EHT)捕捉的信号,也正是吸积盘发射出来的电磁波

我们所看到的黑洞照片是红色,那个红色其实就是超算处理出来的吸积盘颜色,大部分恒星的颜色都是红、黄、橙色系,因此处理出来就成了“红洞”。

而且,M87星系的黑洞,只是黑洞的一种,根据霍金的研究,黑洞的类型应该有很多种,根据物理性质就有:旋转不带电的、不旋转带电的、不旋转不带电的等等。

那么,黑洞是如何产生的,它总不可能凭空出现在宇宙吧?

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黑洞专家霍金

黑洞的诞生

黑洞是大质量恒星“黑化”的结果,也就是它们燃烧完了自己所有的燃料,内部聚合反应到了铁元素,所有的聚变基本到头了

这样的恒星已经不再发光发热,进入了垂老之年,脾气那是相当的暴躁,突然想不开,它就爆炸了。

这个爆炸叫做超新星爆炸,它会将恒星外面的物质全部炸飞,只留下一颗内核,内核的半径小于史瓦西半径,质量非常大,遇见谁就吞噬谁。

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大质量恒星和太阳(左下角的小红点)

这颗内核演化为了一个黑洞,而那些被炸飞的成分,在爆炸的能量中,又再次回到了最初的起点氢原子

它们组成了星云,而星云又将是下一颗恒星的诞生之处

我们的太阳系就是从星云中诞生的,也就是说它的前世很有可能是一颗变成黑洞的恒星

那太阳会变成黑洞吗?不会,因为太阳太小了,它在宇宙中只是一颗普通恒星,最后只能“安安静静”地演化成一颗白矮星

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太阳的归宿白矮星

这个安静只是相对于大质量恒星而言,太阳的晚年其实也会很暴躁,只是质量不允许它爆炸。

迄今为止人类只拍摄到了两个黑洞的照片,M87星系黑洞以及我们的银心黑洞人马座A*,但是宇宙的黑洞不止这两个。

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人马座A*

未来会有更多黑洞的照片面世,它会在人类的不断研究中,脱掉“可怕”的外衣。

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