为什么是…?
你一定很熟悉黑洞.它们是宇宙中最神奇的天体,它们是奇妙的引力团块,甚至连光都无法逃脱。
黑洞的定义是奇点的存在,它的“边界”是事件视界.无论如何,一旦进入这个边界,就没有回头路,也没有退路。
黑洞的定义是奇点的存在,奇点被事件视界包围。|图片来源:nobelprize.org
你可能听说过,由于极端的引力,黑洞附近的时空结构会被改变和扭曲,空间甚至时间的行为都很奇怪.空间会急剧弯曲,光线会偏转。在一些极端情况下,非常靠近黑洞的光可能会偏转太多,以至于在逃逸之前,它甚至可能绕着黑洞转几圈。
这样,当我们观察宇宙时,我们会发现许多有趣的现象。最近,尼尔斯玻尔研究所的一名研究生提出了一个新的数学表达式,它恰当地描述了黑洞如何影响来自宇宙的光。这项研究最近发表在《科学报告》上。
如果一个黑洞出现在我们和一个遥远的背景星系(或其他天体)之间,这个星系可能“安然无恙”,但我们看到的图像不一定如此。
这个星系将向四面八方闪耀。有些光相对来说没有那么靠近黑洞,它们会稍微偏转。有些光离黑洞更近。他们可能会绕过黑洞,然后逃跑。还有一些离黑洞更近的光,可能绕黑洞转了两圈甚至更多…等等。
简单来说,如果我们站在事件视界之外的某个地方观察,会有无数的光迹进入我们的眼睛,这样我们就可以看到同一背景星系不同版本的图像。随着我们越来越接近事件视界,光绕过黑洞的次数越多,我们看到的图像版本也就越多。
如果我们从地球上观察,会发现图像会变得越来越“压缩”,图像离黑洞越近,越会被“拉”成环状,扭曲变形。这给物理学家留下了一个相关的问题:从一张图片到下一张图片的变化意味着离黑洞有多近?
其实这个系数的答案在40多年前就已经得到了,大约是500倍,更准确的说是e2(……)可以简单的理解为多一圈光产生的新图像距离黑洞的距离只有之前图像的500倍左右。
虽然我们已经知道了这个系数,但背后的计算却极其复杂。科学家们还没有开发出合理的数学和物理解释来解释为什么它恰好是这个数字。
在新的研究中,阿尔伯特阿尔伯特斯内彭运用了一些巧妙的数学技巧和模拟,成功地揭开了其背后的原因,用完整的数学重新确认了这一价值,让我们对这一神奇的现象有了进一步的了解。
根据分析,e2这一系数直接与黑洞以及引力的运作方式有关.还发现,这种新方法不仅适用于数学中最简单的史瓦西黑洞版本,还可以用于推广适用在旋转黑洞上.事实上,旋转黑洞在宇宙中更常见。
当黑洞旋转得非常快时,这一系数的数值将明显下降.事实上,这个系数也代表了图像在黑洞周围被“压缩”的速度。“e2”的大值意味着图像会被快速压缩成环形,这意味着很多图像在实际操作中可能很难观察到。然而,系数值的降低可能意味着在旋转黑洞周围创造图像的空间更大,这为观察黑洞及其背后的遥远星系带来了新的可能性。
Snipen希望这项研究能真正帮助相关观察。这样,我们不仅可以了解黑洞,也有机会了解更多黑洞背后的星系。
在某些情况下,我们可能还有机会“观看”被反复“播放”的宇宙电影。随着光的传播时间增加,围绕黑洞的次数越多,所以图像会变得越来越“延迟”。例如,如果一颗恒星在背景星系中以超新星的形式爆炸,科学家们可能会一次又一次地看到这种爆炸。
#创作团队:
编译:Mka
#参考来源:
https://nbi . ku . dk/English/news/news 21/Danish-student-solution-宇宙是如何被反射的-近黑洞/
https://interactive ingengineering.com/黑洞-反射-宇宙
#图片来源:
封面来源:美国宇航局/JPL-加州理工学院
