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為什么《星際穿越》的黑洞跟真實的黑洞圖像不一樣

時間:2019-11-18 13:27:38 來源:本站 閱讀:4003049次

2019年04月10日之前,還沒有人知道黑洞到底長什么樣。當然了,感謝電影《星際穿越》向觀眾們展示了模擬黑洞,現在不光這個黑洞聲名遠揚,我們也因此以為自己知道黑洞的模樣。

為什么《星際穿越》的黑洞跟真實的黑洞圖像不一樣

圖解:M87星系黑洞(左)對比《星際穿越》里的卡岡圖雅黑洞(右),圖源:EHT/Interstellar

但是就在2019年04月10日,事件視界望遠鏡計劃的科學家們揭開了M87星系黑洞的面紗。此黑洞重達65億個太陽質量,位于距離我們相對較近的M87星系中心。僅一眼你就能發現這個黑洞跟電影《星際穿越》中的卡岡圖雅黑洞長得完全不一樣。因此,我們請到兩張圖片背后的物理學家向我們解釋其中的不同之處。

為什么《星際穿越》的黑洞跟真實的黑洞圖像不一樣

首先簡單解釋一下,黑洞是廣義相對論中預測的物體,引力場極其巨大,物質進入黑洞表面區域之后,就算是光束也無法逃離。2019年,事件視界望遠鏡計劃的科學家們沒有依靠攝影,而是通過世界各地共8個望遠鏡的數據,整合黑洞在光線下的陰影照片,才破解了這一現象的謎團。

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2019年發表的黑洞圖像看起來多多少少與以愛因斯坦相對論為指導方針、事件視界望遠鏡計劃下的科學家們的期許有些類似。其相似程度其實十分驚人。看下圖所示:

為什么《星際穿越》的黑洞跟真實的黑洞圖像不一樣

圖解:M87星系黑洞圖像(左)對比模擬圖(中間)對比配合望遠鏡像素的糊化模擬圖(右)

但是我們身為流行文化的一份子,有些期望黑洞能長成這個樣子:

為什么《星際穿越》的黑洞跟真實的黑洞圖像不一樣

圖解:電影《星際迷航》中創造的卡岡圖雅黑洞

它們之間的差異可能沒你想得那么大。創造EHT圖像的小組領導人、麻省理工海斯塔克天文臺的博士后研究員Kazunori Akiyama表示“《星際迷航》里的圖像與真實的黑洞相差無幾。”

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其中最顯著的區別就是《星際穿越》的黑洞中間有個細條,但是M87星系黑洞卻沒有。這點解釋起來很簡單。Akiyama解釋說初步證據顯示我們不是從黑洞頂點,而是從靠近極點的地方來觀察M87星系黑洞的。因為M87星系周圍的圓盤形物質的阻礙,有些觀測角度下的圖像會變得昏暗模糊。以土星環為例,你如果從土星的頂端或者底端看土星,土星環并不會遮擋行星。

為什么《星際穿越》的黑洞跟真實的黑洞圖像不一樣

但我們不是完全從黑洞的頂端來觀測的,這就是造成差異最主要的原因。M87星系黑洞的左下端似乎有一個非常明亮的新月狀痕跡,證明了向我們移動的物質會顯得更加明亮,而遠離我們的物質則會看上去愈加暗淡,就如同M87星系的黑洞圖像一樣。

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加州理工學院的物理學家、電影《星際迷航》的顧問基普·索恩(Kip Throne)告訴Gizmodo“克里斯托弗·諾蘭(Christopher Nolan)忽略了變暗變明這一點。因為總體亮度很高,人眼也就不太可能分辨黑洞兩端哪一端會昏暗一些。”諾蘭在電影中對黑洞的形象做了藝術加工,其中也包括添加鏡頭光暈,正如上文所提。

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索恩解釋說,兩者之間還有別的區別。索恩設想的黑洞外包圍了一層更密度更高、可見度更低的圓盤形物質。事件視界望遠鏡團隊所觀察到的黑洞外物質則更加寬厚,但是光線卻更容易通過。但這些都是微不足道的區別。

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事件視界望遠鏡計劃將繼續采集M87星系黑洞圖像,另外還將拍攝我們銀河系中心的黑洞。這些數據能夠構建出更加清晰精準的圖像,為科幻作品提供前所未見的黑洞形象。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Ryan F. Mandelbaum-粉紅派阿翻- gizmodo

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