既然黑洞不可见,又为什么能被拍摄到?关于黑洞的有趣知识

发布者:海月升时 2025-12-25 10:10

早在18世纪末,英国的科学家就基于牛顿的万有引力定律提出,存在一种超高密度的恒星,它的引力大到连光都无法从其内部逃脱。直到2019年,人类首张黑洞照片的诞生,为证明黑洞的存在提供了直接影像证据。

M87星云中心的超大质量黑洞

黑洞诞生于特大质量恒星生命的最后阶段,在其自身引力下不断坍缩形成。黑洞拥有强大的引力,不断向内吞噬周围的物质,任何物质都会被其巨大的引力撕碎,变成更基本的粒子。在黑洞内部,连光线都无法逃脱,因此它对外是不可见的。

看到这里,你肯定会有疑问,既然黑洞不可见,又为什么可以被人类拍摄到呢?要回答这个问题,就不得不提起与黑洞紧密相关的一种天体——类星体了。

类星体由黑洞、光束喷流和吸积盘共同构成,它是宇宙中最亮的天体,即便在100亿光年外,也能够看到它发出的光。这是因为类星体的中心有一个超大质量黑洞,一般来说,一个类星体每年要吞掉1000个中等大小的恒星质量的物质。

当黑洞从周边吸积气体尘埃或小型天体时,在引力的影响下,物质与磁场之间剧烈的摩擦释放出耀眼的光芒和大量的热量,物质被拉扯成细丝状并且围绕着黑洞高速旋转,形成一个耀眼的吸积盘。

黑洞的引力能被提取为热能和光能,以至于吸积盘的亮度远远大于一个星系的亮度总和,成为宇宙中最亮的天体。

此外,这个过程还会产生强大的辐射,其中发出的X射线是科学家们探寻黑洞的重要依据。

类星体与黑洞的关系可以总结如下:类星体的光辉和辐射是由黑洞周围的吸积盘产生的,因此可以说类星体是超大质量黑洞的一种活跃表现形式。类星体的形成与超大质量黑洞的吸积过程密切相关,而黑洞则是类星体的能量源泉。

当黑洞吸积的物质足够多之后就会以光束的形式喷发出去,这些巨大的能量辐射形成了光束喷流柱,在黑洞强大的磁场影响下,光束喷流柱只会沿着黑洞两极的方向喷发。当我们正好对着这个物质喷流的方向,观察到的现象就是类星体。

看过《星际穿越》这部电影的朋友肯定对下面这张黑洞的图片不会陌生。可以看到,图片中外围的光环就是吸积盘,这是物质在被吸入黑洞前受引力拉扯摩擦而形成的,不断释放出巨大的能量和强烈的亮光。(图片见下方)

中间黑色的部分就是黑洞,黑洞与吸积盘之间的边界叫做视界,是黑洞与外部的分界线,一旦越过这个边界,就进入黑洞内部并无法逃离其引力范围。

黑洞的吸积盘是赤道上面一个环,由于引力透镜效应,原本被黑洞视界挡住的后半部分吸积盘发出的光受到黑洞引力偏折,会分别出现在黑洞的上方和下方。

一些原本看不见的射向其他方向的光经过黑洞附近会被其引力影响而偏折从而进入我们眼睛,而且光线还会被放大或变形。

这也是科学家们可以利用来发现黑洞的另一种办法,黑洞的引力透镜现象。

上个世纪初,德国科学家提出了史瓦西半径这个概念。一个球体的史瓦西半径与它本身的质量成正比,如果一个天体的半径小于史瓦西半径,就会在自身重力下开始向内坍缩,它的时空弯曲非常严重,以至于连光线都无法逃出,成为一个黑洞。

太阳的史瓦西半径大约是3千米。而地球的史瓦西半径仅仅只有9毫米,也就是说,如果把地球压缩成半径小于9毫米的一个球体,就会变成一个黑洞。听起来是不是感觉挺不可思议的。

大家都在看

  • 人类探索宇宙的意义何在

    人类探索宇宙的意义何在 从科学家的望远镜,到工程师的实验室,再到国家战略的蓝图,人类探索宇宙的意义,远不止于仰望星空。它是一场由好奇心驱动、被技术赋能、为未来布局的系统性远征。要看清其全貌,我们需要跳出单一视角,从科学、技术 ... 宇宙探索04-13

  • 数据时代正在重新定义科研:本科生如何借助工具发现宇宙新事物?

    数据时代正在重新定义科研:本科生如何借助工具发现宇宙新事物? 很多人还以为,科研是一件离普通人很远的事。要进实验室,要跟导师,要读很多年书。但最近发生的一件事,正在打破这个认知——有本科生,在一次课程作业中,发现了一颗来自宇宙早期的古老恒星。不是参与项目,不是帮 ... 宇宙探索04-09

  • 人类为什么要探索宇宙

    人类为什么要探索宇宙 人类探索宇宙,是为了获取关键资源、驱动技术革新、深化科学认知,并为文明的长远未来拓展空间。这并非遥不可及的幻想,而是一场根植于生存与发展需求的现实征程。资源:月球矿场的无限潜力地球的资源有限,但宇宙蕴 ... 宇宙探索04-09

  • 航天科技如何推动人类探索宇宙

    航天科技如何推动人类探索宇宙 航天科技通过降低进入太空的成本、拓展科学认知和构建太空基础设施,推动人类探索宇宙。这不仅仅是把火箭送上天,更是让探索变得可持续、可负担,一步步揭开宇宙的神秘面纱。降本增效:让探索更经济人类探索宇宙,首 ... 宇宙探索04-01

  • 全球首个地月太空港口落地中国!钱学森百年构想,成深空探索枢纽

    全球首个地月太空港口落地中国!钱学森百年构想,成深空探索枢纽 当人类深空探索的脚步不断向宇宙深处迈进,一座属于中国、更属于全人类深空探索的太空港口,正式从构想走向现实。在2026年中关村论坛上,我国重磅官宣:全球首个地月空间DRO轨道太空港口雏形已建成,中科院3颗试验卫 ... 宇宙探索03-30

  • 沉浸在书中的宇宙,探索无尽的星空!📖✨

    沉浸在书中的宇宙,探索无尽的星空!📖✨ 词语积累:积累作文积累主题多种,小学生词语积累金句归类大全。今天给大家分享的是作文金句。这是一本专为小学生打造的词语积累与作文金句大全。按写人、记事、写景、抒情系统归类,收录实用好词、高分金句与写作技 ... 宇宙探索03-29

  • 中国第二阶梯

    中国第二阶梯 从青藏高原向东、向北退出之后,中国地势会发生第一次明显下降,进入第二级阶梯。第二级阶梯的平均海拔大约在1000米到2000米之间。和第一级阶梯相比,这里不再是极端高寒的超级高原,而是逐渐变成了高原、山地、盆地 ... 宇宙探索03-28

  • 刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心本周六开放,早鸟票已开售

    刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心本周六开放,早鸟票已开售 想走进《流浪地球》操控地球发动机?想和《吞食者》里的外星文明来一场对决?3月28日,北京首个刘慈欣科幻宇宙漫画沉浸式探索空间——刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心,将在通州区城市绿心森林公园正式对外开放。刘慈欣 ... 宇宙探索03-27

  • 太棒了!刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心落户北京通州!周六迎客

    太棒了!刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心落户北京通州!周六迎客 科幻迷集合啦!北京首个以刘慈欣科幻宇宙漫画为核心打造的沉浸式体验空间——刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心正式落户通州将于本周六(28日)对外开放~通州小布已经替您踩好点了这个周末一起在副中心穿越星际 作为北京首 ... 宇宙探索03-26

  • 刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心本周通州迎客!

    刘慈欣科幻漫画宇宙探索中心本周通州迎客! ▶今日天气今天白天晴转多云,早晨东南部地区有轻雾,偏北风一级转三级左右,最高气温25℃;夜间多云转晴,偏北风二三级,最低气温10℃。今天早晨东南部地区有轻雾,驾车出行注意交通安全;傍晚前后风力加大,能见度 ... 宇宙探索03-26

相关文章