黑洞的自白

南方都市报 2019-04-19 06:34

叶国辉(华南师大附属小学科学老师)

杜姿(天河区华景小学科学老师)

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神秘天体黑洞终于被人类“看到”了。4月10日,由“事件视界望远镜”捕获的人类首张黑洞照片问世。这个超大质量黑洞,位于室女座超巨椭圆星系M87中心,其质量是太阳的65亿倍,距离地球大约5500万光年。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。

可是,黑洞到底是个什么东东?如何形象地读懂它?别怕!神马科学馆开馆啦!我们致力于做你和娃都懂的科普!第一期,就让我们一起来听听黑洞的自白!

老师说

1、什么是黑洞?

杜:你可以想像一下,任何物体如果被压缩成极小,比如地球如果被压缩小10亿倍,成为一分硬币的大小,就类似于“黑洞”。理论上你也可以成为“黑洞”,前提是你能被压缩成极小极小。

2、为什么会有黑洞?

杜:当一颗恒星衰老时,它的热核反应已耗尽中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。在外壳重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体,也称为奇点。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出———“黑洞”就诞生了。

3、黑洞为什么吸光?

叶:可以这么说,黑洞原本是个大胖子,但没人喂他吃东西,他只能靠自己原来的食物来维持生命。终于有一天,他肚子的食物消化完了,他很饿很饿,于是就变成了愤怒的黑洞,只要身边有“食物”经过,他就立马抢来吃,连光都不放过。

4、给黑洞拍照有这么难吗?

叶:因为黑洞的视界面很小,看不到。我们能看到的“黑洞”,其实是它外围的吸积盘(也就是被黑洞吸过去的物体)。那我们拍出吸积盘的照片不就完事了吗?但不要忘了,我们真正想拍的是黑洞!所以科学家想尽一切办法提高望远镜的分辨率,尽可能拍到最靠近视界面的吸积盘情况,这样我们虽然看不到真正的黑洞,但也离黑洞的真面目最近。听懵圈了吧?就比如一个盒子上有一个洞,洞里面黑漆漆一片,我们是看不见洞里面的东西,但我们可以睁大眼睛,并且把眼睛凑到洞口的边缘去观察,这样我们就能最大限度地去看洞里面的情况了。

5、首张照片有什么特别意义?

叶:验证广义相对论。我们小时候整天挂嘴边的黑洞,最开始只是人类猜想出来的!如今我们用照片实实在在地证明,黑洞是存在的!而且和我们的猜想是一致的!理解黑洞是如何“吃东西”的,就比如我们通过一个人面前的饭碗是否干净来推测他吃饭没有,但并没看到他吃的过程。现在有了黑洞照片,我们能更直接地了解它是如何“吃东西”的。

栏目策划:刘雪刘兰兰采写:南都记者刘雪

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