明明叫黑洞，為什么黑洞照片的顏色是紅色的？為什么它不叫紅洞？

其實，這和黑洞一開始的命名有關(guān)，它最初是愛因斯坦廣義相對論的一個衍生猜想，最后一點一點被證實。

黑洞為什么是紅色的

等人們拍攝到黑洞的第一張“玉照”，已經(jīng)是2019年的事情了，此時距離黑洞這個假設(shè)已經(jīng)過去了近100年。

名字都已經(jīng)被寫進去了，也就不好隨意更改。

或許很多人不知道的是，咱們看到的這個黑洞照片，其實也不是黑洞的真實樣子，它是后期處理過的。

黑洞的照片其實是“照騙”

愛因斯坦與黑洞

提到黑洞，大家第一個會想到霍金，的確，霍金教授研究黑洞研究得比較多，在上面取得的成就也非常高。

但是，黑洞并不是霍金第一個發(fā)現(xiàn)的，它源于愛因斯坦的廣義相對論。

不管是狹義相對論還是廣義相對論，在當時都是一種假設(shè)，沒有實驗作為支撐，但是這不妨礙科學(xué)家們研究相對論。

一位叫做卡爾·史瓦西天文物理學(xué)家，在愛因斯坦論文發(fā)表后的第二年，開始研究愛因斯坦的引力場，在進行計算之后，得到了一個固定值。

黑洞的概念和愛因斯坦有關(guān)

史瓦西認為，只要進入這個范圍，那么無論是什么物質(zhì)都會被吸進去。

根據(jù)史瓦西的計算，只要天體的半徑小于這個定值，那么它就會發(fā)生吞噬其他物體的現(xiàn)象，后來這個半徑被稱為“史瓦西半徑”。

后來的天文物理學(xué)家不斷地完善這一假設(shè)，得到了一個天體的假想，它的半徑小于史瓦西半徑，質(zhì)量大到離譜，密度也非常大。

由于光也無法從這個范圍內(nèi)逃出去，理論上這個天體是不發(fā)光的，所以是一片漆黑，被命名為“黑洞”。

卡爾·史瓦西和他的“史瓦西半徑”

從此，黑洞這一名詞誕生，這在當時不過是一種假設(shè)，即使真的存在黑洞，僅僅通過光是不可能發(fā)現(xiàn)它的。

但是，不能從光學(xué)上發(fā)現(xiàn)它，總會有別的方法，1970年，人類第一次發(fā)現(xiàn)了黑洞。

當時的人造衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)，在天鵝座X-1方向有特殊的射線發(fā)射出來，與過去接收的射線完全不一樣。

這個發(fā)現(xiàn)表明，黑洞不再是一個假設(shè)，而是宇宙中真實存在的天體，愛因斯坦又對了。

黑洞最初是一個假設(shè)

黑洞的存在，可以作為廣義相對論正確的一個重要證據(jù)。

但是，就像黑洞一開始的定義一樣，它是吸收所有物質(zhì)的，人們通過天文望遠鏡根本就看不到它的存在。

既然看不到，為何還能拍出一張照片呢？

人們對黑洞的想象

拍攝黑洞

其實，萬眾矚目的黑洞照片，是一張“照騙”，如果非要嚴格意義來定義，所有太空圖片都有一定程度的Ps。

黑洞的第一張照片，是8臺望遠鏡經(jīng)過長時間的追蹤，最后經(jīng)過超級計算機的處理，合成的照片。

這是一個處于M87星系的黑洞，距離我們5500萬光年，質(zhì)量是太陽的65億倍。

黑洞的時空曲率非常巨大，光也逃不掉，所以沒有光從黑洞中發(fā)射出來，但是，黑洞中心沒有光，不代表黑洞周圍沒有光。

黑洞在M87的位置

可能很多人對黑洞有誤解，認為它像貪吃蛇一樣，吧唧吧唧就把天體吞了，實際上，黑洞吞噬才是真正的吸星大法。

在沒有被完全吸光之前，天體殘余的部分依舊是發(fā)光的，這其中還會發(fā)射很多射線，比如γ射線。

因此，在地球上不同的位置，天文學(xué)家找到了8臺天文望遠鏡，從北半球到南半球，全部監(jiān)測M87星系。

它們組成了一個望遠鏡系統(tǒng)叫做視界望遠鏡（EHT），相當于一個口徑13000公里的大望遠鏡。

參與拍攝黑洞的八臺天文望遠鏡

這些望遠鏡全部都是射電望遠鏡，不是在“看”黑洞，而是在接收黑洞周圍的電磁波，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)儲存起來。

等到監(jiān)測任務(wù)完成得時候，電磁波數(shù)據(jù)存滿了2000多個硬盤。

之后得一切就要交給超算了，也就是超級計算，這是利用計算機對這些數(shù)據(jù)進行處理，一般的計算機根本做不到，得需要超級計算機。

來自美國和的德國的超級計算機團隊，對這上百億個G的數(shù)據(jù)進行處理，篩選出不必要的數(shù)據(jù)。

超級計算機

其實監(jiān)測工作早在2017年就已經(jīng)完成，但是照片是在2019年才合成出來，可見這背后巨大的工作量。

有的時候科學(xué)家們處理了一整天的數(shù)據(jù)幾百個G，沒一個B（字節(jié)）是有用的。

所以，這張照片不是拍攝的，是通過電磁波信號轉(zhuǎn)化而來的。

照片中的黑洞像一只貓貓的眼睛，中間是黑的，周圍是紅色的，網(wǎng)友們紛紛開始惡搞P圖。

玩歸玩，鬧歸鬧，科學(xué)的事情也不敢開玩笑，不是說好了黑洞嗎？咋處理出來是“紅洞”了？

人類第一張黑洞照片

黑紅黑紅

關(guān)于黑洞為什么是紅色的，不少網(wǎng)又表示，沒聽過“黑到深處自然紅”嗎？

當然，這是調(diào)侃的玩笑話，其實黑洞的顏色很早之前霍金就研究過，他當時就認為黑洞周圍是有顏色的。

黑洞的顏色，還要從它吞噬天體的“吸星大法”開始說起。

當一個黑洞靠近一個天體的時候，天體會被黑洞巨大的引力撕碎，這些碎片不會立馬被黑洞吞噬掉，而是像漩渦附近的水一樣，圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)。

黑洞吞噬天體

雖然被撕碎了，但是這些天體的組成原子沒有變，比如恒星，還是氫原子。

這些碎片圍繞黑洞組成了一個吸積盤，各種反應(yīng)還在進行，所以會發(fā)光、產(chǎn)生射線、甚至還會出現(xiàn)聲音。

2022年，NASA就聽到了黑洞吞噬的聲音，這是非常罕見的，因為黑洞什么都吸，它會吸收星云，而組成星云的主要成分是氣體。

這個時候的黑洞吸積盤就不是真空的，而是有“空氣”的，內(nèi)部吞噬的聲音就會通過星云殘骸傳播。

宇宙中的各種星云

視界望遠鏡（EHT）捕捉的信號，也正是吸積盤發(fā)射出來的電磁波。

我們所看到的黑洞照片是紅色，那個紅色其實就是超算處理出來的吸積盤顏色，大部分恒星的顏色都是紅、黃、橙色系，因此處理出來就成了“紅洞”。

而且，M87星系的黑洞，只是黑洞的一種，根據(jù)霍金的研究，黑洞的類型應(yīng)該有很多種，根據(jù)物理性質(zhì)就有：旋轉(zhuǎn)不帶電的、不旋轉(zhuǎn)帶電的、不旋轉(zhuǎn)不帶電的等等。

那么，黑洞是如何產(chǎn)生的，它總不可能憑空出現(xiàn)在宇宙吧？

黑洞專家霍金

黑洞的誕生

黑洞是大質(zhì)量恒星“黑化”的結(jié)果，也就是它們?nèi)紵炅俗约核械娜剂?，?nèi)部聚合反應(yīng)到了鐵元素，所有的聚變基本到頭了。

這樣的恒星已經(jīng)不再發(fā)光發(fā)熱，進入了垂老之年，脾氣那是相當?shù)谋┰辏蝗幌氩婚_，它就爆炸了。

這個爆炸叫做超新星爆炸，它會將恒星外面的物質(zhì)全部炸飛，只留下一顆內(nèi)核，內(nèi)核的半徑小于史瓦西半徑，質(zhì)量非常大，遇見誰就吞噬誰。

大質(zhì)量恒星和太陽（左下角的小紅點）

這顆內(nèi)核演化為了一個黑洞，而那些被炸飛的成分，在爆炸的能量中，又再次回到了最初的起點氫原子。

它們組成了星云，而星云又將是下一顆恒星的誕生之處。

我們的太陽系就是從星云中誕生的，也就是說它的前世很有可能是一顆變成黑洞的恒星。

那太陽會變成黑洞嗎？不會，因為太陽太小了，它在宇宙中只是一顆普通恒星，最后只能“安安靜靜”地演化成一顆白矮星。

太陽的歸宿白矮星

這個安靜只是相對于大質(zhì)量恒星而言，太陽的晚年其實也會很暴躁，只是質(zhì)量不允許它爆炸。

迄今為止人類只拍攝到了兩個黑洞的照片，M87星系黑洞以及我們的銀心黑洞人馬座A*，但是宇宙的黑洞不止這兩個。

人馬座A*

未來會有更多黑洞的照片面世，它會在人類的不斷研究中，脫掉“可怕”的外衣。