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为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?

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online_member 发表于 2019-4-15 19:04:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
公布的黑洞照片显示周围是一圈红色。按理说黑洞能吸收所有的光,那加在一起不应该是白色的圈么
作者:一点资讯
online_member 发表于 2019-4-15 19:05:36 | 显示全部楼层
4/14更新:有小伙伴好奇计算,对下文中的黑洞范围做一下解释。下文中的“黑洞”,指代奇点周围事件视界及其内(Schwarzchild半径内)的部分。而我们看到的黑色部分,并不就是视界事件,而是被光子捕获半径(Photon capture radius)被分辨率模糊掉、在引力透镜作用后的样子。
要进行计算,我们先要理解黑洞及其周围东西的结构。实际上,能层以内的东西我们可以当作都看不到,而此次EHT中M87中心黑洞的光子捕获半径的计算基本是2004年Takahashi的工作。原文估算如下:在Schwarzchild黑洞中,光子捕获半径由 为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?16 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:45484,185089 给出,而黑洞的视界由 为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?25 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:45484,185089 给出。Rc外的光子会逃逸,Rc内的算作被黑洞捕获,只有刚好等于Rc处的地方,光子会以准圆轨道运动。在Rc外一点的地方,光子得以不稳定的准圆轨道逃逸,然后被我们捕捉到,最后就成像为了一个亮圆。在模拟中很明显:
为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?84 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:45484,185089 被分辨率模糊以后,就变成了甜甜圈。 为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?88 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:45484,185089 约为2.6,按照最亮的地方除以2.6,然后用手机大概画一画,就是下文的估计的黑洞大小啦。
虽然我们的黑洞是个自旋的Kerr黑洞,但是偏差被估计在只有4%,所以就按上面的来了。
如果你想了解什么是能层,轨道为何是这样etc,看这里:
被黑洞吸进去的光最后都去了哪里? - Enther的回答:
被黑洞吸进去的光最后都去了哪里?光圈的形状,吸积:
为什么黑洞的模型都是盘状的,或者两个盘状交叉?

首先那一圈不是黑洞本体,那是吸积盘,也就是物质在没进去黑洞时高速摩擦碰撞相互作用发光发热的东西。黑色的部分也不全是黑洞,甚至不是史瓦西半径,因为黑洞的引力透镜效应,那个黑色区域要比视界大一圈。因为我们望远镜分辨率有限,电磁波会干涉晕开形成衍射图样,所以里面也不是纯黑。那黑洞本身多大呢?
大概这么大
为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?0 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:45484,185089 其次,关于颜色,射电望远镜观测到的是某一区域的电磁密度(光度)分布,我们可以选择一组颜色按照作为光度的函数上色,基本没什么道理,就是好看就行。有意思的工作者会专门研究哪些颜色好看,然后给配色起一些很fancy的名字,最后写到他们软件pipeline里面画图的参数里。今天看到一个,蓝到绿的,在引力波包GWpy里,好像叫“virisic”,开发它的哥们自豪地和我们介绍了五分钟。。。。


Ref:
Akiyama, Kazunori, et al. "First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole."The Astrophysical Journal Letters875.1 (2019): L1.
Akiyama, Kazunori, et al. "First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow and Mass of the Central Black Hole."The Astrophysical Journal Letters875.1 (2019): L6.
Akiyama, Kazunori, et al. "First M87 Event Horizon Telescope Results. V. Physical Origin of the Asymmetric Ring."The Astrophysical Journal Letters875.1 (2019): L5.
Takahashi, Rohta. "Shapes and positions of black hole shadows in accretion disks and spin parameters of black holes."The Astrophysical Journal611.2 (2004): 996.
online_member 发表于 2019-4-15 19:06:10 | 显示全部楼层
使用射电望远镜拍的。天文没有颜色,只有波段,红色是ps的结果。
57_avatar_middle
online_member 发表于 2019-4-15 19:07:05 | 显示全部楼层
突出我是“黑洞”
online_member 发表于 2019-4-15 19:07:19 | 显示全部楼层
抖个机灵
为什么黑洞照片上,黑洞周围是红色的?78 / 作者:闲不住a / 帖子ID:45484,185092

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