相机里的黑洞怎么拍照

1. 黑洞“吞噬”一切，科学家是如何给黑洞拍照的呢西瓜视频告诉你

人类 历史 上第一个黑洞照片，是在2019年4月10日公布的。其实从照片整体上看，感触并不是那么深刻，也就是一个泛着黄圈的影像，有点像我们地球上的甜甜圈。

我们对“黑洞”这个词并不陌生，特别是在义务教育阶段，我们就已经被普及了相对基础的物理知识。黑洞是宇宙中质量最大的天体，根据万有引力定律来看，一个天体具有的引力和彼此的质量有关，而黑洞的质量又无限大，所以它对所有天体本身都具有特别强的引力，有科学家分析，当人无限接近黑洞的时候，速度最快可以达到光速。

不过联系我们小时候所接触到的黑洞资料，你会发现，黑洞其实并没有照片，他的大部分有关图只是想象出来的图画，而真黑洞究竟是什么样子，其实我们一直都不清楚。为啥拍一张黑洞照片这么难，西瓜视频创作人【李永乐老师】在作品【首张黑洞照片咋拍的?事件视界望远镜EHT是什么?李永乐老师告诉你】中就给出了详细的科普，感兴趣的朋友可以上西瓜视频搜索，探究拍摄黑洞的真相。

简单的讲述一下我们望远镜或者说照相机的原理，其实二者相差不多，都是利用光学镜片成像，而照相机不同的是，它会有感光底片成像（当然现在照相机都是数码相机，已经不太使用有底片的相机了），通过冲洗就会形成人的影像。

当自然界的光在我们人以及周围景物上的时候，会反射到相机镜头，我们可以通过快门曝光来捕捉影像的瞬间，所以其实拍照最重要的就是利用光源。我们看到，一些特别讲究的拍摄现场，都需要使用遮光板，这就是为了保证有足够的光，以达到成像效果。

黑洞不一样，我们之前提到过，黑洞拥有无限大的引力，连光也无法逃脱，而光到黑洞上是无法被反射出来的，会被吸收，因此我们无法通过简单的照相原理来给黑洞拍照，甚至就连普通的光学望远镜，也都无法发现黑洞的存在。

人类对宇宙的认识，是随着科学的进步而进步的。一开始观测宇宙，人只能用肉眼感受，后来有了望远镜以后，我们能通过望远镜观察，但产生的偏差也非常大，因为地球的大气层会有折射。当卫星被发明以后，人类想了一个好办法，将望远镜直接发射到地球大气层以外，这样就能避免大气层的干扰。

当然早期观察天体的望远镜，同样是光学望远镜，通过宇宙中恒星发射的光的反射，来观察宇宙中恒星、行星，但是类似黑洞这样的天体，光学望远镜就完全不能够看到，所以人类在漫长的科研过程中，又发明了射电望远镜。而拍摄黑洞之所以能顺利实现，就全靠射电望远镜。

射电望远镜与光学望远镜不同，光学望远镜是利用反射光的，而射电望远镜是用来感知天体射电波的，当然由于光本质上也是一种波，所以射电望远镜的原理和光学望远镜差不多，他将感受到的射电波通过放大，然后通过数据，感受天体的存在，但想要拍摄黑洞，还并不是这样容易。

拍摄黑洞用到了8个射电望远镜，共同组成了一个“事件视界望远镜”。射电望远镜在被发明以后，其实观测黑洞是比较容易的，但也仅仅只是局限于那些质量比较大的，因为越大的黑洞，其发射的射电波越强，人们越是容易感知到，所以想要拍照，就必须选择那些质量较大的黑洞。

但还有一个关键因素，那就是距离，黑洞的距离必须合适，就像我们拍照的时候，会有不同程度的调焦是一个道理，距离合适才能拍到黑洞的照片，所以当时科学家选择了M87星系中心的黑洞，经过5天的观察，最终测得了这个黑洞的数据，大约是4Pb.

如此庞大的数据量，使得科学家分析了将近两年的时间，才彻底还原出黑洞的原貌。而仅仅只是这张处理过的黑洞照片，大小就超过几个G，这张黑洞照片的背后实在凝聚了太多人的心血！西瓜视频创作人【李永乐老师】在视频【首张黑洞照片咋拍的?事件视界望远镜EHT是什么?李永乐老师告诉你】中，从专业的角度阐述了射电望远镜的工作原理以及拍摄黑洞照片的原理，想知道黑洞照片长什么样，为什么黑洞如此难以研究吗？大家可以上西瓜视频搜索关键词【黑洞照片】，观看原视频寻找答案。

2. 黑洞连光都不放过，人类是怎样给它拍照的

因为黑洞吸收所有的光，没有光进入人类的眼睛(光学设备) ，就像所有在夜晚看到的物质都是黑色的。但是黑洞周围的物体反射光线。我们可以看到我们周围的物体。中间的黑洞不是被激活了吗？这与夜晚的夜光点正好相反。我们只能看到发光点，却看不到周围的物体。这个发光点也是“设置”。虽然黑洞不发光，就像阴影不发光一样，我们仍然可以拍摄阴影照片。拍摄黑洞的照片有三个一般原则。引力透镜效应效应的方法是利用引力透镜效应效应去除黑洞的边界及其引力效应。

因此，引力透镜效应效应没有焦点，但有一条焦线(所以它不能像光学镜头那样成像)。英格兰的 O.J.Lodge 爵士首先提出了“透镜”这个术语来描述重力对光的影响。他说: “我们不能说太阳引力场像一个镜头，因为它没有焦距。”。如果光源、形成引力透镜效应效应的质量物体和观察者处于一条直线上，那么原来的光源就会出现在大量透镜物体周围的一个环中(称为“ Einstein ring”)。如果没有直线对齐，则光源呈弧形。

3. 黑洞照片是怎样拍出来的

黑洞“照片”实际上是用视界望远镜拍摄的黑洞阴影。黑洞有着很强的引力，甚至光也无法逃脱。光线无法逃逸的临界范围称为黑洞半径或“视觉界面”。视觉界面外的物质围绕黑洞旋转，形成明亮的吸积盘。中间有不规则光线的黑洞在明亮的背景下形成“阴影”。

当然，一个国家的实力绝对不足以完成如此庞大的工程，所以包括美国、中国、日本、比利时、智利等许多国家的天文学家和科学家都参与其中。这也反映了整个地球力量的整合。黑洞的存在，就是人们理解宇宙的开始。我们可以期待电影中的场景有一天会成为现实。