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北京時(shí)間2019年4月10日21時(shí)，我國的上海、臺北以及世界其他5個(gè)城市的天文學(xué)家同時(shí)召開了發(fā)布會，邀請全世界人共同見證人類歷史上的一次盛事——世界上第一張黑洞照片問世。
你可能會納悶：黑洞不是黑的嗎？怎么還能拍照片呢？今天，咱們就來聊聊這個(gè)問題。
黑洞1915年的時(shí)候，偉大的物理學(xué)家愛因斯坦提出了著名的廣義相對論，震驚了世界，也改變了我們對宇宙和引力的認(rèn)知。
1916年，德國天體物理學(xué)家卡爾?史瓦西就根據(jù)場方程計(jì)算出一個(gè)真空解。這個(gè)真空解暗示我們，宇宙中可能存在一種非常神秘的天體，它沒有體積，而是會把所有的物質(zhì)擠壓在一個(gè)點(diǎn)內(nèi) 。因此，這個(gè)點(diǎn)具有無限大的密度以及無限大的時(shí)空曲率。因?yàn)檫@個(gè)點(diǎn)十分詭異奇怪，因此被稱為奇點(diǎn) 。
由于密度如此之大，它的引力也大得驚人，以至于附近的區(qū)域連宇宙中最快的光也無法逃脫，最終被它吞噬。這就導(dǎo)致我們無法直接觀測到它，后來物理學(xué)家惠勒給這種天體起了一個(gè)非常形象的名字——黑洞。
（圖片說明：黑洞吞噬天體的示意圖）
當(dāng)然，黑洞也不是能夠吸引全宇宙的光。我們知道，引力和二者之間的距離的平方成反比，對于黑洞來說，只能夠吞噬周圍一定范圍內(nèi)的光，而這個(gè)范圍也與黑洞質(zhì)量相關(guān) 。史瓦西同樣計(jì)算了這個(gè)數(shù)據(jù)，這就是黑洞的史瓦西半徑。恰好能夠讓光處于被吞噬和不被吞噬的臨界點(diǎn)，叫做黑洞的事件地平線，內(nèi)部就是它的事件視界。
觀測黑洞那么問題來了，既然黑洞連光都能吞噬，天文學(xué)家要如何給黑洞拍攝照片？
實(shí)際上，就目前已知的理論而言，天文學(xué)家不可能拍攝到事件視界以內(nèi)的任何圖像。好在，即使不拍攝這里的區(qū)域，仍然對我們有重要意義。
（圖片說明：黑洞藝術(shù)圖）
當(dāng)物質(zhì)被黑洞吞噬時(shí)，它們會旋轉(zhuǎn)著加速向黑洞下落，就像是你打開水槽的塞子后水會旋轉(zhuǎn)著涌入下水道一樣，這就是黑洞的吸積盤 。在這個(gè)過程中，物質(zhì)的能量會大幅增加，從而發(fā)出輻射，變得極其明亮，而這個(gè)明亮的吸積盤，正是天文學(xué)家們了解黑洞的重要手段。
即便如此，想要觀測一個(gè)黑洞，難度仍然是非常大的，對于人類目前的每一個(gè)觀測設(shè)備來說都是不可能完成的任務(wù)，它們的口徑都太小了。
于是，甚長基線干涉技術(shù)迎來了它發(fā)揮的舞臺。通過分布于世界不同角落的八臺望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家們將它們等效成了一個(gè)直徑和地球一樣大的虛擬望遠(yuǎn)鏡，這就是事件視界望遠(yuǎn)鏡 。憑借著這臺強(qiáng)大的虛擬望遠(yuǎn)鏡，我們終于可以在可見光以外的波段拍攝黑洞的吸積盤，了解這種神秘的天體。
（圖片說明：歷史上第一張黑洞照片）
歷史上第一張被人類拍照的黑洞，是一個(gè)距離我們5500萬光年的超大質(zhì)量黑洞，它位于M87星系的中心，因此被稱為M87* 。天文學(xué)家指出：這個(gè)黑洞的質(zhì)量是太陽的65億倍，體積是太陽的680萬倍，絕對是宇宙中的怪獸。
就在2021年3月24日，天文學(xué)家們又公布了事件視界望遠(yuǎn)鏡的最新成果，那就是偏振光下的黑洞照片 。乍看之下，這張圖片和上一次好像有點(diǎn)類似，而且都是來自于M87* 。那么，這兩次照片到底有什么區(qū)別呢？其中蘊(yùn)含著怎樣的秘密呢？
偏振光下的黑洞照片（圖片說明：3月24日發(fā)布的黑洞照片）
首先我們要知道，什么是偏振光呢？
我們知道，電磁波屬于橫波。所謂的橫波，指的是在向前傳播的同時(shí)，還會向左右、上下、斜上下等各個(gè)方向振動。但是，如果進(jìn)行某種方向上的遮擋或者是其他干擾因素，那么某些特定方向上的電磁波就會被攔住，導(dǎo)致傳到觀測者眼里的只有特定方向上的電磁波，這就是偏振。

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