這是看到黑洞光子環(huán)的條件
來源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-12 07:01:39
M87*的EHT圖像與其光子環(huán)的對比。鳴謝:uux.cn/左:EHT合作，光環(huán)右:A.E. Broderick等人，黑洞蘇州吳中同城（上門服務(wù)）vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)2022
（神秘的光環(huán)地球uux.cn）據(jù)《今日宇宙》（布萊恩·科柏林）：超大質(zhì)量黑洞是難以捉摸的生物。巨大的黑洞引力怪獸可以為極其明亮的類星體提供能量，或者可以靜靜地潛伏在星系核心的光環(huán)明亮恒星中。我們主要是黑洞通過它們明亮的吸積盤或它們產(chǎn)生的強(qiáng)大等離子體射流來間接研究它們，但我們已經(jīng)能夠更直接地觀察它們，光環(huán)例如我們的黑洞蘇州吳中同城（上門服務(wù)）vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)M87*和Sag A*圖像。
但是光環(huán)我們?nèi)匀粵]有捕捉到神秘光子環(huán)的直接圖像。發(fā)表在《航天學(xué)報(bào)》上的黑洞一篇新論文提出了如何做到這一點(diǎn)。
黑洞不外乎是光環(huán)一個(gè)扭曲的時(shí)空結(jié)構(gòu)。它們是黑洞由視界的存在來定義的，視界是光環(huán)一個(gè)封閉的表面邊界，光只能穿過它一次。黑洞這是一條不歸路。任何穿過黑洞視界的東西都永遠(yuǎn)被其引力陷阱所束縛。
但是在黑洞附近還有其他定義結(jié)構(gòu)，比如光子殼。這是光子穩(wěn)定圓軌道的內(nèi)部極限。理論上，光子殼中的光可以永遠(yuǎn)圍繞黑洞運(yùn)行，盡管在現(xiàn)實(shí)中，微小的引力波動(dòng)會(huì)使軌道隨著時(shí)間的推移而變得不穩(wěn)定。如果視界半徑為R，那么光子殼半徑為1.5R。
我們無法直接觀察到事件視界或光子殼，但我們可以觀察到下一個(gè)最接近的特征。這就是眾所周知的光子環(huán)，它是由光子擦過黑洞如此之近以至于它們的路徑直接朝著我們偏轉(zhuǎn)而形成的一圈薄薄的光。對于一個(gè)簡單的黑洞，光子環(huán)的半徑約為2.6R。
對于一個(gè)真實(shí)的旋轉(zhuǎn)黑洞來說，事情有點(diǎn)復(fù)雜，因?yàn)楹诙吹淖孕谛D(zhuǎn)方向上增強(qiáng)了光子的能量，但無論是哪種情況，光子環(huán)都是我們可以從遠(yuǎn)處觀察到的最近的黑洞結(jié)構(gòu)。因此，它可以告訴我們很多關(guān)于黑洞的信息，以及愛因斯坦的引力理論是否準(zhǔn)確。
M87*的光子環(huán)是在我們目前擁有的黑洞的EHT圖像中捕捉到的，但它并不清晰。一些研究認(rèn)為，我們可以從背景中提取光子環(huán)數(shù)據(jù)，但這一直存在爭議。捕捉光子環(huán)的一個(gè)主要問題是電流達(dá)到了分辨率的極限。
我們竭盡全力才得到M87*和Sag A*的模糊圖像。有計(jì)劃建造下一代事件視界望遠(yuǎn)鏡(ngEHT)，擁有更多的天文臺(tái)和更靈敏的探測器，但即使這樣也不足以看到光子環(huán)。
因此，這項(xiàng)新研究提出了一個(gè)天基甚長基線干涉儀(VLBI)星座。天線可以放置在寬闊的地球軌道上，或者地球和月球之間的L2拉格朗日點(diǎn)軌道上。沒有地球大氣層的干擾，這個(gè)星座的接收器可以捕捉比地面觀測站更短波長的無線電光。
通過將天線放置在橢圓軌道上，該陣列可以獲得比地球直徑寬得多的有效基線。這兩個(gè)特征將允許天文學(xué)家捕捉M87*和Sag A*的高分辨率圖像，并觀察它們的光子環(huán)。提議的望遠(yuǎn)鏡還能夠捕捉其他超大質(zhì)量黑洞的低分辨率圖像，例如仙女座星系中的黑洞。
這項(xiàng)研究是對概念的驗(yàn)證。我們要建造這樣的望遠(yuǎn)鏡還需要幾十年的時(shí)間，要實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)，還需要解決幾個(gè)工程上的挑戰(zhàn)。但這些想法值得思考。光子環(huán)是黑洞天文學(xué)的圣杯，只有我們努力到達(dá)比目前更遠(yuǎn)的地方，我們才能抓住它。
