原标题：你认为你看到黑洞了吗？不，你太天真了.

现在，除了大明星被曝光，还有谁能在照片上搜索？恐怕你在过去的两天里看到了一个热门搜索：首张黑洞照片面世！

你可能会问，“我以前看到的黑洞照片是什么？”如果你冲到天文学家的门前，抱怨他们欺骗了你的感情，他们可能会说，“别担心，我以前没见过黑洞。”是的，我们刚刚看到了一张真实的黑洞图片。

1 你的名字是黑洞

1967年12月，约翰惠勒在题为《我们的宇宙：已知与未知》的演讲中讲述了恒星坍塌的故事。他用《爱丽丝梦游仙境》的故事作为比喻：“坍塌的星星像柴郡猫一样消失了。这只猫只留下了它的微笑。这颗恒星只剩下它的重力。重力，但没有光。光和其他粒子都不再出现。此外，注入黑洞的光或粒子只会增加黑洞的质量和重力。”

他在故事中秘密地用一个新术语取代了坍塌的恒星，那就是“黑洞”。“孔”是“从曲面的一侧到另一侧的开口”，而“黑色”表示其不发光的特征——。没有光能从这个巨大的深井中逃脱。因此，我们看不到黑洞。黑洞不是黑色的，就像大爆炸不是大爆炸一样。惠勒对这一形象的比喻很快走出了学术界，成为艺术家的“大脑洞”。“坠入无尽的深渊，坠入无尽的黑洞”，这个词也引起了公众的恐慌和焦虑，被想象成通往另一个世界的通道。

然而，有史以来第一次，“黑洞”这个词与宇宙无关。印度天体物理学家詹特纳里卡曾经讲过这样一个故事：在古代印度，有一座名为威廉森堡的堡垒，有一个名为“加尔各答黑洞”的小暗室。这个房间长5米，宽4米。最初它只用来关押3名囚犯。1757年，孟加拉国发生了一场血腥的起义。作为报复，该省的统治者残酷地将146名白人囚犯关押在这个“加尔各答的黑洞”里那时，正是夏天的高峰期。囚犯被关押了10个小时，只有22人活着出来。当然，这个血腥故事的真相值得研究，但无论如何，它显示了黑洞的一个特征：——摧毁所有入侵的物质。

2“宇宙监狱”

坦率地说，黑洞的确是一座“监狱”。

这个“监狱”的诞生可能来自一颗恒星的死亡。恒星的核心在自身重力作用下剧烈坍塌，引发超新星爆炸。如果恒星核心的质量非常大，没有什么能阻止坍缩过程，甚至中子也会被压碎，从而形成一个质量、密度和重力都很大的黑洞。

在“监狱”的中心是“奇点”，密度和热量是无限的，但体积是无限小的。这是一个吸收一切的神奇洞穴。“监狱”的中心和大门之间的距离是空的，叫做“史瓦西半径”。“监狱”的大门是黑洞周围的球体，叫做“事件视界”。

这门是怎么开的？你可以想象一条与瀑布相连的河流，有人在河里游泳。这条河的瀑布附近有一条看不见的分界线。只要人们不跨过这条分界线，他们就不必担心掉进瀑布。然而，如果有人不小心越过这条线，即使他是游泳冠军，他也会被无情的水流推向瀑布。这条看不见的分界线还没有在水流中清晰地标出，水流是瀑布的“地平线”。另一方面，“黑洞瀑布”的分界线是它的地平线。

这个“监狱”依靠什么来关押囚犯？然而，重力——也是这个“监狱”的囚犯。然而，这是唯一能“暴露身份”的囚犯。至于其他囚犯，他们可以是所有粒子，包括光。这些囚犯没有重力幸运。他们被囚禁后，他们所有的财产将被吞噬，这将使引力越来越大。这个“监狱”只记得囚犯的质量、角动量和电荷。越狱？你做梦去吧。

总有人想参观这个“监狱”，但你可能会一头栽向黑洞。此时，你的脚比你的头承受的重力小。你的身体会被潮汐力拉伸，这种力会变得越来越强。最终，在到达——号监狱大门的“地平线”之前，你将在高空被潮汐力撕裂而死。只有广义相对论可以避免潮汐效应，把你带入黑洞里的“颠倒世界”:在黑洞里，空间和时间的属性是相反的。黑洞的未来有一个终点，即黑洞中心的奇点。

3 引力波，黑洞的《婚礼进行曲》

1915年，爱因斯坦希望将他的狭义相对论扩展到加速运动的情况，并包括重力的概念，从而获得一个全新的理论，即广义相对论。爱因斯坦不仅将它应用于一些与重力相互作用的物体(如天体)，还将其扩展到整个宇宙。为什么宇宙会膨胀？如果你想调查根本原因，你必须研究重力。可以说重力是宇宙进化的第一推动力。

为了验证爱因斯坦的广义相对论，人们建立了激光干涉引力波天文台(LIGO)以便收听“——黑洞婚礼广播节目”。

黑洞有时是一个“双黄蛋”，称为双黑洞系统。它要么是一对大质量恒星演化的结果，要么是两个星系结合的结果，每个星系都有一个中心超大质量黑洞：两个黑洞彼此靠近，“彼此靠近旋转”，然后“合并”。最后一个黑洞已经清理了——00年的各种不规则物体。

黑洞运动的引力场随时间而变化，重力引起时空弯曲，反映了每时每刻质量分布的变化和调整。这种调整就像时空曲率的“波纹”，以光速传播，这就是引力波。如果我们能“捕捉”到这种涟漪，我们就能知道有一对黑洞新来者在遥远的宇宙中跳舞。

4 欢迎来“宇宙监狱”拍照留念

越狱或参观监狱是不可能的。即使在监狱附近，你也得死。你还能拍黑洞的照片吗？让我们回到抱怨的问题：我们以前看到的黑洞照片是什么？

事实上，过去黑洞的照片大多是虚构的图像，是科学家通过观察和探测数据计算出来的。光无法从黑洞中逃脱。有时我们只能通过喷流和吸积盘“看到”黑洞(图1)。在双星轨道运动的离心力作用下，被其中一颗恒星吸走的物质不会直接落到它的表面，而是会聚集在它周围，形成一个大致平坦的结构，称为吸积盘。

图1吸积盘和喷流

你可能也见过由黑洞创造的“指环王”。在理想状态下，地球(观察者)、黑洞和恒星(光源)正好形成3.1条线，恒星的光被巨大的黑洞阻挡，形成扭曲的图像。爱因斯坦很久以前就预言了这种效应，黑洞作为中间天体，在经典光学中扮演着类似透镜的角色。因此，人们称之为“引力透镜效应”(图2)。

图2背景中阻挡星系的黑洞产生引力透镜效应。

在引力透镜效应的作用下，地球上的望远镜可以捕捉到由同一个光源形成的多个图像，所有图像都集中在一个环上，形成一个完美的光环，这就是“爱因斯坦环”(图3)。这是人们在非常靠近黑洞地平线的区域看到的重力弧，没有吸积盘。我们可以用它来间接观察黑洞。

图3引力透镜中的爱因斯坦环

那么，现在让每个人都这么开心的黑洞照片是怎么回事？

像探测引力波的LIGO一样，“事件地平线望远镜”不仅仅是望远镜或天文台。自10多年前以来，美国麻省理工学院的科学家与世界各地的研究人员合作，协调世界各地现有的射电望远镜。美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极洲都建立了观测阵列，并模拟了一个“视界望远镜”，希望能捕捉到黑洞的清晰图像。

地球大小的“照相机”瞄准的是距离我们星球26000光年的位于银河系中心的半人马座A*黑洞，以及5300万光年以外的M87黑洞。然而，正如“相机”的名字告诉我们的，这是一个“事件地平线望远镜”。它为什么这么命名？

黑洞有很强的引力，所以黑洞周围的物质(吸积盘)发出的光在引力的作用下会在黑洞的地平线(监狱门)周围形成一个光环。光晕衬托出的剪影是黑洞的轮廓，所以事件视界望远镜“拍摄”的实际上只是宇宙中“监狱”——门的事件视界，可以说，“监狱”的剪影实际上是在照片中。

是的，这张照片已经“拍摄”了10多年，并且“冲洗”了2年，最后只给我们展示了黑洞的轮廓.但是已经很好了，让我们满意吧。对了，别忘了说——“茄子”！

图4微笑星系团。

事实上，它是由哈勃太空望远镜拍摄的SDSS J1038 4849星系团。“微笑”的弧线也是引力透镜效应的光晕。