黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

不少人都曾幻想過穿越時空，回到過去或者未來，也有很多影視作品和文學作品樂此不疲討論的一個話題，穿越時空真的就是異想天開嗎？並不是！

在1930年，愛因斯坦等人提出一個震驚世界的假設，宇宙中有個特殊的通道，可以連接不同的時空，實現人們穿越時空的夢想，他們將這個通道稱之為蟲洞。那麼蟲洞到底在宇宙的什麼地方呢？這就不得不提到黑洞了。

人們想像的穿越蟲洞

黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

黑洞是宇宙中存在的特殊天體，可以吞噬周圍的一切物質，甚至是連目前已知速度最快的光線，也無法從黑洞的吸扯中逃離，也正是由於這一點，所以最初科學家將這個特殊的天體命名為黑洞，寓意看上去是個黑色的洞。

但是隨著天文技術的發展，科學家對黑洞又提出來一個新的稱呼，那就是紅洞！他們發現黑洞並不是完全黑乎乎一片，在周圍有一個紅色的環狀區域，這又是怎麼回事呢？難道是最初的科學家搞錯了？

早期人們想像的黑洞

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漫長的黑洞研究

在1915年，愛因斯坦提出了一個方程式——愛因斯坦場方程，次年，一個來自德國的天文學家便根據這個方程研究出了一個結論——史瓦西半徑，這個結論說明，如果一個天體的半徑過於小的話，那麼這個天體會出現新的變化，具有強有力的吸引力，光線也無法與之抗衡。其他天文學家則是將這種特殊的天體命名為黑洞，這是最初的黑洞假設。

偉大的物理學家愛因斯坦

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他們認為，大質量的恆星在壽命走到盡頭之後，就會變成中子星或者是黑洞，黑洞具有強大的吸引力，在光逃離黑洞引力的基礎上會形成曲率，因此可以觀測到黑洞的邊緣地區。

這只是個假設，直到六十多年後，美國科學家才利用計算機技術推演出第一張黑洞照片，雖然這個照片是模擬的，但依舊震動了物理學界和天文學界，人們對宇宙中存在黑洞的假設逐漸肯定起來。

這個黑洞照片證明了先前科學家關於黑洞的研究基本是正確的，並且首次提出黑洞的扁平物質盤的形狀假設。

早期科幻電影裡面的黑洞

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天文學家的腳步並未停止探索，在2015年，科學家在引力波學說的基礎上，利用美國的超算成功模擬了兩個黑洞合併的圖像。

要知道，進行黑洞互相融合碰撞的模型極度困難，因為模擬所需要考慮的引力場等數學計算極度複雜，科學家藉助於當時最先進的計算機技術，通過2萬個小時、900個黑洞模擬的漫長過程，終於建立起來一個模型，將兩個黑洞碰撞末期的情景成功模擬出來。

科學家模擬的黑洞撞擊

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不僅如此，負責洗照片的天文學家在此基礎上有了更大的發現，那就是黑洞會影響恆星的形成，並模擬了大規模的星繫結構來進行說明。

這無疑是天體研究領域的一個重大突破，而這也證明了最初愛因斯坦等科學家關於黑洞的設想，仿佛天文發現正一步步的印證愛因斯坦的廣義相對論，事實真的如此嗎？

人們猜測的黑洞內部

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第一張真實拍攝的黑洞照片

2019年，天文學家向全世界公布，天文學界拍攝到了人類歷史上第一張黑洞照片，並將其公布出來，這個照片呈現的黑洞讓人驚奇，因為它的周圍有一圈紅色的光環，只有中間是黑色的。

這張照片直接證實了愛因斯坦的相對論是正確的，再一次印證了愛因斯坦提出來的天文假設，然而，在人們為愛因斯坦的智慧感到敬佩的時候，一個疑問也出現了，為什麼黑洞周圍是紅色的呢？是科學家處理照片的時候出錯了嗎？

第一張黑洞照片

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自然不是的，這張照片歷經兩年時間，由美國和德國的天文科學家一起通過超算計算出來的，整個過程相當嚴謹，不會出錯的。

當時科學家為了能拍攝到這張照片，科學家採用了一種名為VLBI也就是甚長基線干涉測量的技術，將地球上分布在不同地區的8台射電望遠鏡整合成一個約等於地球直徑的射電拋物面天線，同時對同一地點的黑洞進行觀察。

在觀察完成後，便是數據處理工作，由於射電望遠鏡並不是直接拍攝的圖像，而是各種數據，因此需要將數據轉變成圖像。

黑洞在宇宙中的位置

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當時總共存儲了幾百萬GB的數據，分別送往了美國和德國的研究中心進行處理。相關研究人員通過數位技術基本上消除了無關數據，只保留了黑洞數據，在各自處理完數據後，兩個研究中心便開始進行數據融合。

這個過程十分緩慢艱難，不僅要辨別不同射電望遠鏡本身所導致的問題，還要針對不同的數據進行比對分析，互相補充。

等全部數據都比對修整完整，再將這些數據發送給另外四個研究中心，由他們將數據轉發成圖像。

天文研究中心

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這個過程的每一步都經過嚴密的計算、數據比對等，其結果是完全可信的，那紅色區域怎麼解釋呢？我們接下來說說。

紅洞

為什麼黑洞周圍會有光？理論上，黑洞本身不會發光，但是黑洞並不是無窮大的，在黑洞與外界的交接地界，光線正在逃離，避免被黑洞吞噬，由此黑洞的周圍並不是黑乎乎一片，是有光的，這片區域也正是被射電望遠鏡捕獲到的區域——紅色光環。

黑洞並不是全黑

黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

在天文學界，他們將這片區域稱之為吸積盤，吸積盤是黑洞的引力對周圍物質進行牽引進而吞噬導致形成的，這張珍貴的照片上的光就是吸積盤貢獻的。

根據能量守恆定律，吸積盤在牽引周圍物質到黑洞中央進行吞噬的過程中，物質的溫度會越來越高，因此物質所產生的輻射也越來越強，這就是光環的來源。

黑洞發紅的原因

黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

另外，還有細心的小夥伴們發現，這個光環好像不是很對稱，上面暗，下面亮，這又是怎麼回事呢？其實這種情況被科學家稱之為都卜勒效應，它是指物質的輻射波長會因為與觀測者的距離而產生變化。

也就是說，當觀察者距離輻射光源近時，觀察者能接收到的頻率就會提高，當輻射光源遠離觀察者時，能接收到的頻率就會變低，因此紅色光環就有的明亮有的黯淡了。通過對吸積盤的研究，可以幫助科學家進一步了解黑洞的質量等。

黑洞的吸積盤

黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

至於說為什麼捕獲的光呈現為紅色，而不是藍色白色的呢？其實並不是因為捕獲的光線是紅色的，而是科學家選擇了用紅色來呈現捕獲到的光線。由於這張照片是射電望遠鏡貢獻的，而射電望遠鏡觀測的其實是電磁波，不是具體的影像。

科學家在處理射電望遠鏡提供的數據時，就可以自主選擇那些好看的顏色將其作為圖像呈現出來。也就是說，如果科學家喜歡，他們甚至可以將這個紅環變成綠環、藍環、紫環等。

科學家們模擬的黑洞

黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

隨著對黑洞的進一步探索，再一次印證了愛因斯坦的廣義相對論，證明了宇宙中黑洞的存在，不知道在更久遠的未來，隨著對宇宙了解的深入，能不能更好的拍攝黑洞圖片，讓人們再一次窺測黑洞的神秘面目。

宇宙中存在著許多黑洞

黑洞其實是「紅洞」？周圍有一圈紅色光環，證明了相對論的正確性

我們也有理由相信，隨著科學技術的進步，科學家有可能會證明到愛因斯坦提出來的另外一個假設——白洞。

白洞與黑洞相反，黑洞吞噬物質，而白洞則往外面噴射物質，甚至有人開玩笑說，白洞是將黑洞吃下去的東西吐了出來。

雖然現在還沒有白洞的消息，但是看看黑洞漫長的發現過程，也就釋然了，可能白洞到這個世紀結束依舊不會有任何進一步的發現，不過在人類孜孜不倦的宇宙探索中，遲早會進入人類的視野。