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假设掉入黑洞，你终究看到的是什么？
2019年4月，地理学家发布了事情视界望远镜拍照的首张超大质量黑洞的相片。黑洞坐落M87星系的中心，这是有史以来分辨率最高的黑洞图画。相片展现了一个奥秘的含糊物质环，它的中心是一个黑点：那不是黑洞自身，而是某种程度上黑洞的“影子”。黑洞周围的空间内没有安稳的轨迹，乃至光线自身终究也将落入无限的深洞之中。
超大质量黑洞的第一张相片。它展现了一个黑洞的概括，其质量是太阳的65亿倍，坐落间隔地球5500万光年的M87星系的中心。
图片来自 NSF
虽然这张黑洞相片轰动一时，但两个要素使之看起来仍有些含糊。其一是，虽然事情视界望远镜结合了世界各地望远镜的力气，可是分辨率依然不够高，无法看到许多细节。5500万光年的间隔，使得黑洞看起来也适当的小。其二是由于曝光时间长，黑洞周围旋转的气体云使物体自身变得含糊。
那么，一张清楚的黑洞相片会长什么样呢？
一组由地理学家和物理学家组成的研讨团队决议来探求这样的一个问题。他们使用爱因斯坦的广义相对论方程，生成了一系列图画来研讨黑洞从远处看起来的姿态。
M87星系中心黑洞的超高分辨率模仿图
图片来自 Johnson et al
下方的三张小图是黑洞周围光线在不一起间的模仿图。该团队模仿了实在黑洞的物理特点，例如其62亿倍于太阳的质量，与咱们观测M87星系相匹配的视角和在吸积盘中盘绕它旋转的物质质量。这一视角十分小，只要50微角秒，而一角秒大约是从5公里外看一个25美分硬币的巨细。因而，这就像是在硬币上调查一个微生物相同。
上方的大图则是多张相片叠加的成果，以对应科学家们在事情视界望远镜的长曝光相片中实践看到的图画。假如它具有超高的分辨率，咱们将会看到一个亮堂的略不对称的圆环，其内部和外部都有一些光线，中心则是显着的黑色空间。
咱们咱们都知道图片中心是黑洞，而事情视界是盘绕着黑洞逃逸速度等于光速的轨迹边界。一旦进入，你就再也无法回来。但并没有这么简略，事情视界外的空间也被重度歪曲。因而，黑洞周围飞过的光的轨迹会被曲折，而曲折的程度取决于它间隔黑洞有多远。
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黑洞周围歪曲空间中光路的模仿
如视频所示，黑洞的存在使周围光线朝向咱们曲折，从而在黑洞自身地点的方位留下了一个不行见的“洞”。黑洞周围光子的轨迹首要出现三种状况：稍稍曲折（科学家称之为n=0光子，它们从五湖四海向黑洞而来，构成了图中离中心最远的含糊圈），曲折 180°（n=1），或许整个曲折成圆形盘绕黑洞一周（n=2，图中最小的环。受黑洞极强的重力影响，很少有光子能盘绕黑洞转一圈以上）。这些光子被黑洞曲折后射向地球，构成盘绕在黑洞周围的一系列光环。间隔太近的光子被黑洞吞噬，构成了中心奥秘的漆黑地带。
那么，有没有或许能轻松的取得一个黑洞的实在图画，来佐证这个模仿呢？一种办法是发射多个射电望远镜进入太空，以扩展观测阵列。相邻望远镜之间的间隔越远，分辨率就越高。可是这样做的问题在于射电望远镜的体积有必要很大，一般跨度要到达几十米，然而将这样巨细的东西放入太空并不简单。不知道在未来的几十年中，咱们能否做到这一点？假如能够的话，还能够考虑在月球上也制作一些望远镜，将它们放置在差不多巨细的陨石坑中以保持安稳。假如这一切能轻松完成的话，咱们将取得与计算成果相媲美的图画。
但在那之前，依据现有的信息，咱们咱们能够推断出假如你掉进黑洞，看到的现象也是时间短的。由于当挨近黑洞的时分，你的移动速度会挨近光速，一起将饱尝着重力和潮汐力的拉扯以及高能辐射的炙烤。到了那个时分，不管看到的是什么或许都会被抛之脑后了。
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黑洞简介
责任编辑：艾宇熙
牧夫新媒体编辑部
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