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标题: 黑洞竟然是红的，为什么说爱因斯坦又对了？答案是黑洞背后的超算 [打印本页]

作者: 奇大人 时间: 2023-1-5 23:11
标题: 黑洞竟然是红的，为什么说爱因斯坦又对了？答案是黑洞背后的超算
明显叫黑洞，为什么黑洞照片的颜色是红色的？为什么它不叫红洞？
着实，这和黑洞一开始的定名有关，它最初是爱因斯坦广义相对论的一个衍生猜想，末了一点一点被证实。

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，此时间隔黑洞这个假设已颠末去了近100年。
名字都已经被写进去了，也就欠好随意更改。
或许许多人不知道的是，咱们看到的这个黑洞照片，着实也不是黑洞的真实样子，它是后期处置惩罚过的。

黑洞的照片着实是“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，霍金传授研究黑洞研究得比力多，在上面取得的成绩也非常高。
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，在举行盘算之后，得到了一个固定值。

黑洞的概念和爱因斯坦有关
史瓦西以为，只要进入这个范围，那么无论是什么物质都会被吸进去。
根据史瓦西的盘算，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征象，厥后这个半径被称为“史瓦西半径”。
厥后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，被定名为“黑洞”。

卡尔·史瓦西和他的“史瓦西半径”
今后，黑洞这一名词诞生，这在当时不外是一种假设，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方向有特别的射线发射出来，与过去吸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。

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，就像黑洞一开始的界说一样，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？

人们对黑洞的想象
拍摄黑洞

着实，万众瞩目标黑洞照片，是一张“照骗”，假如非要严格意义来界说，所有太空图片都有一定水平的Ps。
黑洞的第一张照片，是8台望远镜颠末长时间的追踪，末了颠末超级盘算机的处置惩罚，合成的照片。
这是一个处于M87星系的黑洞，间隔我们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，黑洞中央没有光，不代表黑洞附近没有光。

黑洞在M87的位置
可能许多人对黑洞有误解，以为它像贪吃蛇一样，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，天体残余的部门仍然是发光的，这此中还会发射许多射线，好比γ射线。
因此，在地球上差异的位置，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。

到场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，而是在吸收黑洞附近的电磁波，然后将其转化为数据储存起来。
比及监测使命完成得时候，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，也就是超级盘算，这是利用盘算机对这些数据举行处置惩罚，一样寻常的盘算机根本做不到，得必要超级盘算机。
来自美国和的德国的超级盘算机团队，对这上百亿个G的数据举行处置惩罚，筛选出不必要的数据。

超级盘算机
着实监测工作早在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置惩罚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，中央是黑的，附近是红色的，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顽笑，不是说好了黑洞吗？咋处置惩罚出来是“红洞”了？

人类第一张黑洞照片
黑红黑红

关于黑洞为什么是红色的，不少网又表现，没听过“黑到深处自然红”吗？
固然，这是调侃的玩笑话，着实黑洞的颜色很早之前霍金就研究过，他当时就以为黑洞附近是有颜色的。
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。

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，好比恒星，还是氢原子。
这些碎片围绕黑洞组成了一个吸积盘，各种反应还在举行，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，这是非常稀有的，由于黑洞什么都吸，它会吸收星云，而组成星云的重要成分是气体。
这个时候的黑洞吸积盘就不是真空的，而是有“氛围”的，内部吞噬的声音就会通过星云残骸流传。

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，谁人红色着实就是超算处置惩罚出来的吸积盘颜色，大部门恒星的颜色都是红、黄、橙色系，因此处置惩罚出来就成了“红洞”。
而且，M87星系的黑洞，只是黑洞的一种，根据霍金的研究，黑洞的范例应该有许多种，根据物理性子就有：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，它总不可能凭空出如今宇宙吧？

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，所有的聚变根本到头了。
如许的恒星已经不再发光发热，进入了老迈之年，性情那是相当的暴躁，突然想不开，它就爆炸了。
这个爆炸叫做超新星爆炸，它会将恒星表面的物质全部炸飞，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。

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出发点氢原子。
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，也就是说它的宿世很有可能是一颗酿成黑洞的恒星。
那太阳会酿成黑洞吗？不会，由于太阳太小了，它在宇宙中只是一颗普通恒星，末了只能“安安静静”地演化成一颗白矮星。

太阳的归宿白矮星
这个安静只是相对于大质量恒星而言，太阳的晚年着实也会很暴躁，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。

人马座A*
将来会有更多黑洞的照单方面世，它会在人类的不断研究中，脱掉“可怕”的外衣。

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