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扭曲的光芒的景象可能揭示一个旋转的黑洞

了解科学家如何更接近于观测旋转黑洞周围的扭曲光线效应及其对相对论的影响。

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不,你看不到黑洞。然而,你可能能看到相对论预测旋转黑洞会弯曲周围的空间、时间和光线的方式。科学家们在《自然物理学》的一项新研究中表示,从我们地球的视角来看,他们比以往任何时候都更接近能够看到遥远黑洞的这种效应。星系中心很可能拥有旋转的超大质量黑洞,而旋转的黑洞具有两种角动量,研究合著者 Bo Thide 解释道。一种是自旋角动量,类似于地球绕自身轴旋转产生的;另一种是轨道角动量,类似于地球绕太阳运行产生的。Thidé 说,第二种效应——轨道角动量——会扭曲光线,那些知道该看什么的人类科学家可以从地球上看到它。

“在旋转的黑洞周围,时空表现得非常奇怪;空间变成时间,时间变成空间,整个时空实际上被黑洞拖拽着,在黑洞周围扭曲,”Thidé 教授解释说。“如果你有一个辐射源……它会感知到这种时空的扭曲。光线可能认为‘我在直线传播’,但如果你从外部看,你会看到它沿着螺旋线传播。这就是相对论的体现。”[BBC News]

物理学家称这种效应为“参考系拖拽

,他们甚至在我们家园附近也观察到了它。

过去几十年来对两个绕地球运行的卫星的观测表明,这些卫星每年会受到几英尺的拖拽,因为地球的自转将时空结构以圆形拖动。“如果你能看到这种微小的效应,即使是地球这个质量与黑洞相比微不足道的物体产生的,那么围绕黑洞看到它应该会容易得多?”[Thidé]说。“这就是我们开始的方式。”[Wired]

这种效应很微妙,因此尚不清楚现有望远镜是否能够捕捉到它。但 Thidé 已经准备好尝试了。

康奈尔大学的 Saul Teukolsky 表示:“新颖而令人兴奋的是,有提案称该效应对于我们银河系中心的黑洞来说实际上是可测量的。”Thidé 说,他的团队将审查对银河系超大质量黑洞的射电望远镜观测,以查看扭曲光线效应是否已经显现。[Science News]

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图片:Nature Physics

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