黑洞連光都吸得住,那如何能拍得「黑洞照片」(1)?

圖片來自每日頭條

《編審有話兒》說寫黑洞拍攝自然要寫,只是普遍對愛恩斯坦的誤解太多啦……他否認黑洞、預言黑洞並不是他、他還否認量子論、沒有憑相對論獲得諾貝爾獎、等等……

《編審有話兒》也曾經誤解過,所以一寫就兩篇「題外話」了!

好。馬上開始談談,黑洞是「黑」的,亦即是它自身發出的光芒通通被它無限的重力吸住,光只能圍繞著整個黑洞打轉,偏偏不能逃離……

光停住的整個範圍就叫作「視界事件」。光只能永恆停留在那裡。

光被黑洞的引力拉住,不能逃脫,只能圍藉黑洞不停的打轉,形成「視界事件」

亦即是說,假設我們坐一艘擁有超強動力的太空船,要為黑洞拍攝一張照片。但那怕飛至離開「事界事件」只有丁點兒的距離,我們面前還是黑呼呼的一片,不會看見黑洞的存在!

因為無論有多接近,光還是沒法抵達咱們的眼球,又怎能看得見黑洞?若只要為飛船加一丁點兒動力,抵達「視界事件」……抱歉,無論飛船有多大的動力,也只能直墮進黑洞的中心!大家還拍什麼照片呀?嗚嗚……

所以在電影畫面裡,黑洞多麼的宏偉亮麗、被光的旋渦捲轉包圍……哈哈,理論上是對的,實際上是看不見的!

圖片來自甚麼值得買

那問題就是,2019年發佈的黑洞照片是怎麼拍攝的呢?

哈哈~《編審有話兒》告訴你,照片是人工智能的推敲……你信不信?

人類歷史上首張黑洞照片(圖片來自 Event Horizon Telescope)

當然大部份人會這樣想:「推敲」?那不是假的?那憑什麼這照片能令三位研究黑洞的科學家獲得諾貝爾獎?當然不信!

2020年諾貝爾物理學獎得主(圖片來自 自由時報)

照片確不是假的,但亦確實是由電腦「推敲」出來的!

要拍攝黑洞,當然科學家要先推敲被拍攝的對像到底在哪裡。黑洞雖然不能看得見,但它絕強的引力,卻會影響它重力場範圍內星系的軌道。

科學家從全球曾經拍攝過的星系照片裡找尋,終於在距離我們銀河系中心約2600萬光年處,發現一個區域內的星體,似正圍繞著一個隱形的中心運轉。

圖片來自 攝圖網

這個區域的星系拍攝,有長達16年的觀察紀錄。經過反覆的查核及推算軌跡,科學家相信一個超大質量的黑洞就在那裡!

找到了疑是「目標黑洞」,那就需要真正用拍攝來證實。那用什麼來拍攝一個黑洞的隱形物體?

答案是利用「重力透鏡」效應。

假設目標區域藏有一顆超大質量黑洞,在它強大的重力場影響下,附近星系發出的光線會被扭曲,有如光線在通過凸透鏡時發生的變形現象。這就是「重力透鏡」。

「重力透鏡效應」圖片來自維基

若通過扭曲率的計算,就可以大概可知道重力源的強弱。在極強重力的透鏡區域,甚至令附近星系多個光源形成圓弧,稱為「愛恩斯坦環」。只要有一部足夠大的攝影機,就必定能夠把這個特異的光環拍攝下來,等若證明黑洞的存在!

電腦模擬的「愛恩斯坦環」圖片來自吸收財訊

相機要多大才能夠拍得推算中的「愛恩斯坦環」真實的影像?

推算這個「隱身」的黑洞與地球相距有超過5000萬光年遠,要拍攝得她的真貌,按比例計算,就有如在地球拍攝月亮裡擺放的一枚橙!

嫦娥姐姐是神仙,她也許可以找到那個「隱形的橙」子。但科學家經過推算,要達成這個尋找「橙子」的任務,攝像鏡直徑需要有地球般巨大,才能達得到!

現時地球、太空裡什麼光學鏡、射電鏡都不行、亦不可能建造一個如地般大的相機!

那怎麼辦?哈哈~聰明的科學家想到了一個方法!

大家恐怕都有在 Disco、酒吧跳舞的經驗,記憶中很多時都有的一個擺設:「鏡光球」,用來反射出閃亮的迷幻光……其實「反射」不正是對光缐的「吸收」麼?能看見物體的原理,就是光照射在物質後反射,被我們的眼球吸收呀!

圖片來自今天頭條

現在假設這個「鏡光球」並非立體,而是一面「平面鏡」,而鏡面跟「鏡光球」一樣,由大量的小鏡子拼合而成……

我們再幻想一下,把這塊特別的「平面鏡」放大至直徑跟地球一樣……Wow!好大的鏡子啊!造得了嗎?

先別插科……幻想就行了!當鏡子放大到地球般的尺寸,然後我們把絕大部份拼合的小鏡片拿走!只留下8塊小鏡,分佈在不同的角落……

哈哈對了!就是用這個方法拍攝了!科學家利用位於地球上處於不同位置,共八處的射電望遠鏡,籍著「吸收」從5000萬光年處抵達地球的微弱訊號,去印證是否能夠抓到「愛恩斯坦環」的源光!

圖片來自 EHT

這一拍攝,連「曝光」「沖洗」計算,時間就用了2年!

但只得8塊「小鏡片」,如何能夠組合出完整的「光環」影像呀?讓《編審有話兒》先休息一下,好嗎?

21-2-2021《編審有話兒》

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