黑洞为什么是红的？爱因斯坦又对了？答案是黑洞背后的超算

　　黑洞 真的存在吗？没错，黑洞是宇宙中真实存在的天体。
　　黑洞概念图
　　2019年4月10日晚上9点整 ， 首张黑洞的照片 在全球新闻发布会上亮相，这个黑洞距离地球 5500万光年 ，质量为太阳的 65亿 倍。
　　在照片问世过程中，科学家们进行了无数的 观测和计算 ，在震惊世界的同时，我们也对黑洞的颜色产生疑问，黑洞竟是 ＂红＂ 的。
　　＂红色黑洞＂概念图
　　早在 1915年 ， 爱因斯坦 提出了 广义相对论 ，并给出了 爱因斯坦场方程 ， 1916年 ，德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了该方程的一个真空解，证明了＂黑洞＂确实存在。
　　那么这已经被证实存在的黑洞究竟是 什么颜色 呢？黑洞蕴含着怎样的 能量 呢？爱因斯坦又提供了怎样的 理论依据 ？黑洞照片的背后又有着怎样的 技术支撑 ？黑洞的存在证实爱因斯坦是对的，那么答案真的是其背后的 超算 吗？
　　人类有史以来获得的第一张黑洞照片黑洞是什么颜色？
　　照片的公布瞬时引起轰动，这让人们清楚的认识到了这个 神秘又庞大的天体 。
　　通过黑洞的照片，我们不难发现，黑洞的 中心 确实是 黑色 的，但 周围的一圈却是红色 的，与其叫它 ＂黑洞＂ ，不如叫它 ＂红洞＂ 。
　　对于这圈红光，科学家们也给出了相应的解释，但众说纷纭， 各派 的简介总归是不同的。
　　2017年4月拍摄到的全球第二张黑洞照片
　　按理说，黑洞本身是不会 发光 的，它只会 吞噬 周围的一切，那些光很有可能是 被它吞噬的 恒星 ，这些恒星的表面物质形成吸积气体流和吸积盘。
　　在黑洞的 引力 下，吸积盘内物质落入黑洞的速度极快， 物质之间的摩擦 使它被 加热 至 数十亿度 的高温，从而发出 辐射 。
　　落入的恒星只能等待 被吞噬 的命运，在 完全消失 之前，向宇宙进行一次 告别 ，证明自己 曾经来过 。
　　黑洞结构的构想图
　　也有说法道，黑洞的前身其实是 恒星 ，恒星表面最多的物质是 氢 ，其表面 膨胀 ，内部发生 核聚变 ， 爆炸 后可能演化成，然后演化而成。
　　而大部分恒星都是类似于 太阳 ， 通体呈现红光 ，所以黑洞周围也呈现 红光 。
　　黑洞吞噬恒星的概念图
　　科学家们解释道，黑洞在照片中的呈现虽然是 静态 的，但实际上它是在 不停旋转 的，因为黑洞不是无限大的，其边界使光发生偏转，从而呈现出颜色。
　　而且它在吞噬天体时也并不是 一瞬间 吞掉，而是从 最外层 开始， 由外而内 ，最后 完全吞噬 ，说这光是 被吞噬的恒星 向宇宙最后的告别也并不为过。
　　研究人员发现这个黑洞有一个比较弱的伽马射线发射源
　　下面让我们看看这黑洞究竟蕴含着怎样的 能量 。 黑洞所蕴含的能量
　　黑洞的引力非常巨大，它最惊人的能力就是 吞噬 。
　　如果黑洞想吞噬一颗周围的恒星，它不会 一口吞掉 ，只会从 最表面 开始，一点点 吸干 这颗恒星的一切。
　　黑洞的引力场
　　恒星表面最多的元素是 氢 ，他们正在处于 核聚变 中，突然被吸走会形成一种 吸积气体流 ，类似于 出水口的漩涡或龙卷风的风眼 ，这是在吞噬口的一个 漩涡 ，恒星以及其他物质就被会 聚起来并旋转 ，形成黑洞的 吸积盘 ，最后将恒星慢慢＂吸食干净＂。
　　长此以往，不断反复，直至它的周围 没有物质存在 。
　　其恐怖之处在于，无论 多大体积 的天体，都能被其 瓦解 。
　　黑洞构想图
　　试想如果 地球 遇到它，那么只有乖乖 被撕碎 的份了。而且地球是行星 并不会发光 ，就算被黑洞吞噬了，也不会产生 吸积流和吸积盘 ，这表明地球若真的被吞噬，我们甚至来不及和宇宙 告别 。
　　如果我们也在被另一个文明 观测 ，他们压根不会看到地球被吞噬，顶多能看见 太阳形成的吸积盘 。
　　黑洞的吸积作用
　　黑洞是根据 爱因斯坦的广义相对论 被计算出来的，因此它被证明在 极端条件 下仍然成立。
　　不仅如此，黑洞是目前已知的唯一能够 超越光速 的存在，这并不是说它的运行速度能超过光速，而是说它的能量巨大到能够克服光的逃逸，若想将这个能量表达出来，那么就会出现超越光速的物质。
　　在这种情况下想要逃脱是不可能的
　　爱因斯坦曾提出，当物体的 运动速度 达到光速时，就会 穿越时空 。
　　但这谈何容易，这可是人类已知的 最快的速度 ，人类目前的能量根本达不到 驱动至光速 的可能，更不要说 超越光速 了。
　　黑洞蕴含的 能量 如此之大，那么 爱因斯坦 又为什么是对的呢？
　　光的速度约为三十万公里每秒，是目前已知的最快速度爱因斯坦提供的理论依据是什么？
　　1915年 ，爱因斯坦发表了有关广义相对论 的演讲，他认为时间和空间是一个连续体，可以被任何有质量的东西扭曲，扭曲的结果就是引力。
　　爱因斯坦想通过这个方程告诉我们， 物质是如何使时空弯曲的 ，反过来， 弯曲的时空 又是如何使 物质运动 的。
　　当我们建立了 引力就是时空扭曲 这样一个印象过后，显然一个物体 不同的部分 受到的 引力作用 也是不同的，当物体 只受到引力 时，其运动路径是 测地线 ，比如 地球 上的物体 ＂自由下落＂ ，就是沿着时空的 测地线运动 。
　　运用广义相对论描述水星绕太阳运动的轨道
　　但事实上，黑洞并不是爱因斯坦 预言 的，那么是谁预言的呢？
　　1916年 ，德国科学家卡尔·史瓦西 利用爱因斯坦场方程计算出一个解，如果大量物质聚集在空间一个点，那么就会形成强大的引力，其逃逸速度将超过光速，这就是黑洞。
　　人类对宇宙的认知总是 有限 的，探索的过程中会有无数的疑问，同时也会进行不停的 思考 ，所以人类可以不断深化对宇宙的 认识和了解 。
　　卡尔·史瓦西
　　黑洞 庞大的质量以及周围物质的变化 导致我们无法 直接观测 它，但科学家们发现，可以借助其他手段得知它的 存在与质量 。
　　与此同时，借助当前最高的科技手段，能够观测到它对其他事物的影响。
　　在黑洞空间里，周围物质被黑洞强大引力吸入 起始端 开始时， 区域时间 变化为零。
　　那么 首张 黑洞照片究竟是如何拍出来的呢？让我们来了解一下这背后的技术。
　　1978年，美国物理学家绘制了第一幅黑洞概念图黑洞照片的背后有怎样的技术支撑？
　　首张黑洞照片 的诞生背后，凝结了目前最先进的 探测技术 ，整个过程 历时十余年 ，动用了来自非洲、亚洲、欧洲、北美洲和南美洲的 200多名 研究人员，八个探测望远镜分工合作，不分昼夜观测，最终的这张图像也有可能获得 诺贝尔奖 。
　　而这一切成就，都离不开 视界望远镜（EHT）和背后的计算 。
　　艾伦望远镜阵列
　　视界望远镜 （EHT）口径足达13000公里，约等于地球的直径。
　　它存在的目的就是观测 超大质量的黑洞 ，直接获取 事件视界尺度的影像 ，并由科学家们进行分析。
　　其观测波长最终设定在 1.33和0.87毫米 ，同时必须依赖 VLBI技术 ，该技术可以 同时观测同一目标 ，并整合成能形成 单一影像 的数据。
　　射电望远镜——事件视界线望远镜不可分割的一部分
　　每个天文台得到的资料数量庞大，只能用 硬盘 储存，硬盘的效能对 EHT 的正常运作至关重要，因为当望远镜观测时，其 每秒 产生的数据量是以 百亿位元 为单位计算的。
　　一次普通的 五天 观测期间，每座望远镜会搜集约 500TB 的数据，整个阵列产生的数据约 7PB ，将装满 1000至2000个 硬盘。
　　黑洞本身是 简单的天体 ，复杂的是黑洞 周遭的环境 ，理论天体物理学家根据广义相对论建立了 数学模型与计算机模拟 。
　　主反射镜反射入射光并聚焦到一点，就能够将光分解为数据
　　由此看来，黑洞之所以显示 红色 ，并不是 其本身 呈现红色，而是光在强大 引力 的作用下发生了 偏转 。
　　爱因斯坦场方程也成功成为后人研究 天体运动 的理论基础，更是成为 发现黑洞 的重要地基。
　　强大引力的＂红色黑洞＂
　　倘若没有 超级计算与计算机建模 ，没有 视界望远镜 ，没有 VLBI技术 ……那么人类又怎么能如此直观的 看见黑洞 呢？