光头怪博士 19-04-10 23:07
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#世界第一张黑洞照片# 来自于EHT的观测。和LIGO探测到引力波一样,这又是一个美好的开始。不过,在这个时候也应该记得,物理学家和天文学家并不是一直在空手等待着这一天。著名法国天文学家Jean-Pierre Luminet (让-皮埃尔.卢米涅) 是研究黑洞的专家,是经典科普书《黑洞》的作者 (国内有厦门大学卢炬甫老师的翻译版)。他前不久上传了一篇很有爱的文章《插图黑洞成像史:个人收藏 (1972-2002)》(http://t.cn/E6Q0Bnb )。

文章里,卢米涅把这一段探索黑洞长什么样的动人历史如数家珍般地娓娓道来。作者生于1951年,而黑洞研究的前30年,几乎和卢米涅个人科研生涯平行。难怪他真的是能从记忆里采摘一些片段就汇成一段精彩的历史。 1963年,当时还在UT Austin的Roy Kerr给出了爱因斯坦场方程的旋转黑洞解。其后不久,就有科学家开始研究黑洞附近的辐射如何了。1972年夏天,在法国进行的一个暑期学校上,著名的相对论天体物理学家James Bardeen就给出了第一个理论计算结果 (图二)。可以看到,这个不对称的辐射分布的雏形已经在那了。

而从这样一纸草图到今天的“照片”,我们走了40多年。随着卢米涅的文章,你可以跟随天文学家的视角,看到黑洞的影响是如何一步步具现形成的,从纸笔到计算机,从史瓦西黑洞到科尔黑洞,天文学家们真的是为了今天准备了40年。

图五中的黑白图模拟了一个有薄吸积盘的史瓦西黑洞周围的辐射,来自卢米涅本人在70年代末的计算结果,是他用笔蘸着墨水,根据计算机给出的数据手工画出来的。按照卢米涅的自述,此处无需注释,只有法国诗人Gerard de Nerval的诗配得上他。这首诗也格外适合今天:

In seeking the eye of God, I saw nought but an orbit
Vast, black, and bottomless, from which the night which there lives
Shines on the world and continually thickens

A strange rainbow surrounds this somber well,
Threshold of the ancient chaos whose offspring is shadow,
A spiral engulfing Worlds and Days!