首张全貌的黑洞是哪个？图像是怎么来的？跟科幻电影里的一样吗？

成哥337

2019年04月10日之前，还没有人知道黑洞到底长什么样。当然了，感谢电影《星际穿越》向观众们展示了模拟黑洞，现在不光这个黑洞声名远扬，我们也因此以为自己知道黑洞的模样。

图解：M87星系黑洞（左）对比《星际穿越》里的卡冈图雅黑洞（右），图源：EHT/Interstellar
但是就在2019年04月10日，事件视界望远镜计划的科学家们揭开了M87星系黑洞的面纱。此黑洞重达65亿个太阳质量，位于距离我们相对较近的M87星系中心。仅一眼你就能发现这个黑洞跟电影《星际穿越》中的卡冈图雅黑洞长得完全不一样。因此，我们请到两张图片背后的物理学家向我们解释其中的不同之处。

首先简单解释一下，黑洞是广义相对论中预测的物体，引力场极其巨大，物质进入黑洞表面区域之后，就算是光束也无法逃离。2019年，事件视界望远镜计划的科学家们没有依靠摄影，而是通过世界各地共8个望远镜的数据，整合黑洞在光线下的阴影照片，才破解了这一现象的谜团。

2019年发表的黑洞图像看起来多多少少与以爱因斯坦相对论为指导方针、事件视界望远镜计划下的科学家们的期许有些类似。其相似程度其实十分惊人。看下图所示：

图解:M87星系黑洞图像（左）对比模拟图（中间）对比配合望远镜像素的糊化模拟图（右）
但是我们身为流行文化的一份子，有些期望黑洞能长成这个样子：

图解:电影《星际迷航》中创造的卡冈图雅黑洞
它们之间的差异可能没你想得那么大。创造EHT图像的小组领导人、麻省理工海斯塔克天文台的博士后研究员Kazunori Akiyama表示“《星际迷航》里的图像与真实的黑洞相差无几。”

其中最显著的区别就是《星际穿越》的黑洞中间有个细条，但是M87星系黑洞却没有。这点解释起来很简单。Akiyama解释说初步证据显示我们不是从黑洞顶点，而是从靠近极点的地方来观察M87星系黑洞的。因为M87星系周围的圆盘形物质的阻碍，有些观测角度下的图像会变得昏暗模糊。以土星环为例，你如果从土星的顶端或者底端看土星，土星环并不会遮挡行星。

但我们不是完全从黑洞的顶端来观测的，这就是造成差异最主要的原因。M87星系黑洞的左下端似乎有一个非常明亮的新月状痕迹，证明了向我们移动的物质会显得更加明亮，而远离我们的物质则会看上去愈加暗淡，就如同M87星系的黑洞图像一样。

加州理工学院的物理学家、电影《星际迷航》的顾问基普·索恩（Kip Throne）告诉Gizmodo“克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）忽略了变暗变明这一点。因为总体亮度很高，人眼也就不太可能分辨黑洞两端哪一端会昏暗一些。”诺兰在电影中对黑洞的形象做了艺术加工，其中也包括添加镜头光晕，正如上文所提。

索恩解释说，两者之间还有别的区别。索恩设想的黑洞外包围了一层更密度更高、可见度更低的圆盘形物质。事件视界望远镜团队所观察到的黑洞外物质则更加宽厚，但是光线却更容易通过。但这些都是微不足道的区别。

事件视界望远镜计划将继续采集M87星系黑洞图像，另外还将拍摄我们银河系中心的黑洞。这些数据能够构建出更加清晰精准的图像，为科幻作品提供前所未见的黑洞形象。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Ryan F. Mandelbaum-粉红派阿翻- gizmodo
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