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为啥黑洞拍糊了?诺贝尔物理学奖得主:相机不行

作者:admin 发布日期:2019/4/15 关注次数: 二维码分享

从4月10日晚开始,你的朋友圈有没有被这张图刷屏


人类有史以来获得的第一张黑洞照片“见光”啦!作为第一批“看见”黑洞的人类,这届网友们纷纷“脑洞大开”:

有人看到了甜甜圈


有人看到了蜂窝煤


还有人竟然看到了电热器


其实,在这次“首秀”之前,不少人脑海中关于黑洞的形象来源于大热科幻电影《星际穿越》。

影片中名为“卡冈图雅”的黑洞图像可谓清楚明亮,10日首张照片的“主角”——室女座超巨椭圆星系M87中心超大质量黑洞却显得有点“糊”。


图为电影《星际穿越》中的“卡冈图雅”黑洞。

要解释这回事,下面这位世界级科学大咖恐怕有发言权。

他是拿到诺贝尔物理学奖的国际知名物理学家,人类首次探测引力波的绝对主力和“灵魂人物”;也是科幻作家和科幻电影编剧,为《星际穿越》担任科学顾问,影片中的黑洞就是他主导设计的!

基普·索恩11日在接受新华社记者采访时,对两个黑洞图像的异同给出独家解析。


图为“诺奖大咖”基普·索恩。

为什么黑洞照片拍“糊”了?

一句话,相机“不行”。

索恩解释说,“模糊是因为(事件视界)望远镜的分辨率还不够好。”


为什么首张黑洞照片中的光线比《星际穿越》中黑洞光线弱这么多?

一句话,还是相机“不行”。

索恩解释说,电影中“卡冈图雅”黑洞的强光来自拍电影时IMAX相机镜头中模拟的光散射。而对黑洞的真实观测可没有拍电影这么好的条件,“事件视界望远镜”中没有IMAX相机那样的光散射。


图为电影《星际穿越》海报。

为什么照片中黑洞半明半暗?

一句话,导演的“锅”。

真实照片中,黑洞一侧明亮,而另一侧暗淡。但《星际穿越》中的黑洞图像却没有这种差别。

索恩指出,与“卡冈图雅”黑洞相比,M87星系黑洞的多普勒频移作用显得非常强大,这使得照片中黑洞有一侧非常明亮。多普勒频移是指物体运动时,从那里发出的信号传到接收处时会出现相位和频率的变化。

事实上,索恩团队当初为《星际穿越》提供的黑洞模型中同样考虑了多普勒频移,但《星际穿越》导演克里斯托弗·诺兰“忽略”了这种亮度差异。因为当黑洞周边物质的整体亮度非常强烈时,人眼很可能无法分辨出黑洞两侧的亮度差异。


图为电影《星际穿越》截图。

为什么电影中的黑洞中间有一条亮带,但首张“证件照”里没有?

一句话,此洞非彼洞。

电影中设定的“卡冈图雅”黑洞与真实M87星系黑洞本身就有不同。大的不同在于二者的吸积盘厚薄程度等特性有差异,这可以部分解释为什么“卡冈图雅”黑洞图像的中心有一条亮带。

索恩说,“卡冈图雅”黑洞周围发出辐射的吸积盘在物理上非常薄,但在光学上看却非常厚,辐射不能穿越它;而M87星系黑洞却相反,其吸积盘在物理上非常厚,但在光学上看很薄,辐射可以基本不受阻碍地穿过它。


看,原来你是这样的黑洞!

其实,无论甜甜圈、蜂窝煤还是电热器,还不都是因为首张“证件照”中黑洞周围光线的颜色是偏红的暖光嘛。为什么与电影中黑洞周围光环的“冷色调”差别那么大?

一句话,还不是为了让你看到咯。

小编来解释一下啊:此次对M87星系黑洞成像的“事件视界望远镜”的工作波段是毫米波。但人眼并不能看到毫米波,黑洞图像上呈现出的彩色光是科研人员经过计算机处理而成的。

也就是说,“事件视界望远镜”的科学家选择了红色,而《星际穿越》则选择了其他颜色。

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