黑洞作為宇宙中的致密天體，經(jīng)常代表著恐怖與未知，它就像是藏于深淵當(dāng)中的巨獸，蟄伏在宇宙的各個(gè)位置，等待著“獵物”送上門來(lái)。
黑洞的藝術(shù)概念圖
可哪怕知道黑洞如此可怕，人類還是按捺不住自己的好奇心，想盡法子尋找黑洞，或者說(shuō)觀察這種詭異的天體。隨著首張黑洞照片的披露，人們發(fā)現(xiàn)黑洞似乎并不是完全“漆黑”的，它的外部其實(shí)是紅色的。
那么，為什么黑洞是紅的呢？為什么科學(xué)家在找到黑洞之后說(shuō)愛(ài)因斯坦又對(duì)了？答案其實(shí)都源于黑洞背后的超算。
人類首張黑洞照片
為什么黑洞是紅的？
相信許多人都見(jiàn)過(guò)這張黑洞照片，這是科學(xué)家費(fèi)了很大的功夫才洗出的照片，原型是距離地球5500萬(wàn)光年遠(yuǎn)的M87星系當(dāng)中的黑洞。
從照片來(lái)看，黑洞的顏色并不是漆黑一片，除了中心是黑色以外，外部竟然是紅色的，遠(yuǎn)看起來(lái)就像是一個(gè)“火圈”。對(duì)此不少人都戲稱，黑洞的名字起錯(cuò)了，它應(yīng)該叫“紅洞”才對(duì)。
散發(fā)著炫目紅光的黑洞
那么，為什么黑洞的外圍是紅色的呢？這個(gè)紅色的部分到底是什么呢？這還得從黑洞的吞噬恒星的機(jī)制說(shuō)起。
在我們大多數(shù)人眼中，黑洞的胃口非常大，任何抵達(dá)其領(lǐng)域的天體都無(wú)法逃脫它的引力，會(huì)慢慢地靠近它然后被吃掉。
對(duì)于黑洞來(lái)說(shuō)，它是會(huì)給自己的食物劃分“三六九等”的，小的天體如行星，對(duì)于它來(lái)說(shuō)就可以三兩口吃掉。而如果送上門的獵物是恒星的話，黑洞就只能將其慢慢嚼碎然后吞噬了。
黑洞的勢(shì)力范圍示意圖
在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，恒星表面的成分就會(huì)組成吸積氣體流，而這些氣體流會(huì)聚集在黑洞的外圍，并且跟著它一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
科學(xué)家將這個(gè)外圍部分稱之為吸積盤。因此咱們看到的黑洞外部“紅色”的部分，其實(shí)就是吸積盤，這證明了黑洞正在吞噬恒星。
黑洞周圍結(jié)構(gòu)示意圖
至于為什么這個(gè)吸積盤是紅色而不是別的顏色，科學(xué)家給出的解釋是這是因?yàn)槲覀冞x擇用紅色來(lái)呈現(xiàn)黑洞捕獲的光線。畢竟給黑洞拍照片的“望遠(yuǎn)鏡”并不是傳統(tǒng)意義上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而是射電望遠(yuǎn)鏡。
在這種情況下，它收集到的并不是“可見(jiàn)光”，而是亞毫米波。這種亞毫米波本身是沒(méi)有什么顏色的，而科學(xué)家為了讓大家看得更明顯，就在處理數(shù)據(jù)和洗照片的過(guò)程當(dāng)中，用醒目的紅色表現(xiàn)了它。
原來(lái)是“照騙”
因此黑洞外部的吸積盤可以是紅的，也可以是綠的、藍(lán)色、紫的，具體要看科學(xué)家是怎么處理的。但是一般來(lái)說(shuō)，他們都會(huì)選擇用最醒目的紅色來(lái)表示，因?yàn)榧t色似乎更能表現(xiàn)出黑洞的“張揚(yáng)”。
要知道，它外部那圈氣體流，可是它處在進(jìn)食當(dāng)中的完美證據(jù)，而這個(gè)紅色也能代表它進(jìn)食時(shí)的“愉悅心情”。
黑洞吞噬恒星的構(gòu)想圖
說(shuō)到這兒，大家應(yīng)該明白它為什么不能改名叫“紅洞”了，因?yàn)檫@一抹紅色本來(lái)就是人類賦予的，和黑洞本身并沒(méi)有太大的關(guān)系。
接下來(lái)我們來(lái)看看另一個(gè)問(wèn)題，那就是為什么科學(xué)家在證實(shí)黑洞之后會(huì)說(shuō)愛(ài)因斯坦又對(duì)了。
科學(xué)巨匠愛(ài)因斯坦
為什么愛(ài)因斯坦又對(duì)了？
愛(ài)因斯坦雖然已經(jīng)去世多年，但是江湖上四處都流傳著他的傳說(shuō)。至于為什么要說(shuō)愛(ài)因斯坦又對(duì)了，這就與黑洞概念的誕生史有著密切的關(guān)系了。
其實(shí)黑洞并不是被人類突然發(fā)現(xiàn)的，它的輪廓早就存在，然后隨著科學(xué)的進(jìn)步慢慢清晰，從某種角度來(lái)說(shuō)，它與現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展差不多是同步的。畢竟早在牛頓發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力之后，就為后續(xù)黑洞的發(fā)現(xiàn)埋下了伏筆。
黑洞的藝術(shù)概念圖
到了18世紀(jì)時(shí)，拉普拉斯基于牛頓的引力理論和光的粒子學(xué)說(shuō)提出了宇宙中存在這樣一種恒星，其密度類似地球，但直徑卻是太陽(yáng)的250倍，在這種情況下，這個(gè)恒星的引力十分強(qiáng)大，強(qiáng)大光子都無(wú)法逃脫，而當(dāng)光子也沒(méi)吞噬，它就成為了人們無(wú)法觀測(cè)的天體，也被稱之為“暗星”。
當(dāng)時(shí)人們對(duì)黑洞的討論已有雛形，但是牛頓的絕對(duì)時(shí)空論卻很難描述這種神秘的天體。直到愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論誕生，科學(xué)家才第一次正確且清晰地認(rèn)識(shí)到了黑洞附近的情況。并且根據(jù)相關(guān)資料來(lái)看，愛(ài)因斯坦也對(duì)黑洞的存在進(jìn)行了預(yù)言。
廣義相對(duì)論是描述引力相互作用的理論
這之后科學(xué)家們根據(jù)廣義相對(duì)論，刻畫(huà)了一些黑洞內(nèi)部時(shí)空的特征，指出它雖然沒(méi)有由物質(zhì)組成的表面，但是卻有著可以被定義的視界面。這個(gè)世界就像是一個(gè)“無(wú)底洞”，會(huì)將所有落入的物質(zhì)吞噬。
綜上所述，愛(ài)因斯坦確實(shí)又對(duì)了，一切如他所料，黑洞確實(shí)存在于宇宙當(dāng)中，并且它的特征還和人類想象的所差無(wú)幾。
當(dāng)然，除了黑洞以外，愛(ài)因斯坦還有許多驚人的預(yù)言，如果大家感興趣的話可以去了解一下。在他去世之后，不少預(yù)言都被證實(shí)，正因如此，人們還經(jīng)常懷疑他是“外星人”。
黑洞的概念圖
最后，我們?cè)賮?lái)聊聊被稱為答案的“超算”是什么，它和黑洞之間又有什么關(guān)系。
黑洞背后的超算是什么？
超算實(shí)際上就是超級(jí)計(jì)算機(jī)，這些超級(jí)計(jì)算機(jī)會(huì)在科學(xué)家的合理操作之下，模擬出黑洞的模樣。
比如著名的燒腦電影《星際穿越》當(dāng)中就曾制作了一張黑洞的圖，引起了人們的熱議，而這個(gè)圖的原型，其實(shí)就是上世紀(jì)六十年代科學(xué)家使用計(jì)算機(jī)模擬出的黑洞外貌。
《星際穿越》中黑洞的形象
因此大家此前在網(wǎng)絡(luò)上看到的各種黑洞圖片，其實(shí)都是科學(xué)家使用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬創(chuàng)造的。你可能會(huì)想，原來(lái)這些照片都是假照，是“虛構(gòu)”的。
實(shí)際上，除了黑洞圖片以外，不少宇宙場(chǎng)景的圖片都是計(jì)算機(jī)模擬的，比如銀河系的全景圖。畢竟人類根本沒(méi)有那種能力直接站在上帝視角觀測(cè)整個(gè)銀河系，所以只能使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。
我們常見(jiàn)的銀河系圖片
值得一提的是，即使超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力已經(jīng)非常強(qiáng)悍了，但是想模擬出一個(gè)相當(dāng)精確的黑洞模型卻十分的不容易。
此前就有科研團(tuán)隊(duì)利用加州理工學(xué)院的超級(jí)計(jì)算機(jī)，從多個(gè)黑洞模擬的情境中創(chuàng)建出了模型，為了創(chuàng)建這個(gè)模型超級(jí)計(jì)算機(jī)都花費(fèi)了將近20000小時(shí)的計(jì)算時(shí)間。
總之，超級(jí)計(jì)算機(jī)是人類深入了解黑洞道路之上必不可少的工具，因此它才會(huì)被譽(yù)為是藏在黑洞背后的答案。那么，人類拍攝到的首張黑洞照片是否也利用了超級(jí)計(jì)算機(jī)呢？
性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的超級(jí)計(jì)算機(jī)
想給黑洞拍攝照片，首先需要用到靈敏度極高的射電望遠(yuǎn)鏡，可是相同口徑下，射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率又比不上光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。因此為了提高分辨率，科學(xué)家找到了射電干涉技術(shù)，它使望遠(yuǎn)鏡陣列的角分辨率變得更高，靈敏度也更高。
很顯然，在這種需求之下，參與拍攝的望遠(yuǎn)鏡肯定不止一臺(tái)，人們?yōu)榱隧樌臄z，將其拓展成了一項(xiàng)國(guó)際計(jì)劃，使世界范圍之內(nèi)的8個(gè)臺(tái)站，都參與了此次拍攝。
參與拍攝的八個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡
因此，在拍攝的過(guò)程當(dāng)中，自然是得到了海量的數(shù)據(jù)。而這些數(shù)據(jù)是要匯總到一起，進(jìn)行統(tǒng)一的分析處理的。
在分析處理的過(guò)程當(dāng)中，超級(jí)計(jì)算機(jī)就發(fā)揮了自己不可替代的作用。并且需要注意的是，在這個(gè)龐大數(shù)據(jù)的匯總計(jì)算的過(guò)程中，是不能出什么差錯(cuò)的，因?yàn)槿魏我稽c(diǎn)小的偏差，都會(huì)影響到最終的結(jié)果。
黑洞照片是由一系列子光環(huán)嵌套而成的
綜上所述，第一張黑洞照片其實(shí)也算不上是直接被“拍出來(lái)的”，而是超級(jí)計(jì)算機(jī)憑借著自己強(qiáng)大的能力計(jì)算生成的。相信在未來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)還能帶給人類更多的“宇宙驚喜”！
