今天，國際事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目(the international Event Horizon Telescope project)將公布其拍攝黑洞圖像計(jì)劃的第一個(gè)結(jié)果，但究竟什么是視界(Event Horizon)呢?
黑洞的視界與物體的逃逸速度(逃逸黑洞引力所需要的速度)有關(guān)。一個(gè)人離黑洞越近，他就需要更快的速度才能逃離黑洞巨大的引力，而視界就是黑洞周圍逃逸速度超過光速的臨界點(diǎn)。
根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，我們知道沒有什么能比光在太空中傳播得更快，這也就意味著黑洞的視界本質(zhì)上是一個(gè)任何東西經(jīng)過了都無法回頭的臨界點(diǎn)。視界這個(gè)名字意味著我們不可能目睹在邊界內(nèi)發(fā)生的任何事件，過了這個(gè)臨界點(diǎn)之后人們就看不到東西了。
哈佛大學(xué)天文學(xué)教授阿維·勒布(Avi Loeb)在接受采訪時(shí)表示:“視界是終極的監(jiān)獄圍墻——你可以進(jìn)去，但永遠(yuǎn)出不來。”
當(dāng)一個(gè)事物接近視界時(shí)，隨著黑洞的引力扭曲事物本身發(fā)出的光，目擊者會看到該事物變紅和變暗，到了視界之后，事物將會逐漸消失至不可見的狀態(tài)。
在視界內(nèi)，人們會發(fā)現(xiàn)黑洞的奇點(diǎn)，此前的研究認(rèn)為，黑洞的所有質(zhì)量都坍縮到這個(gè)密度無限大的奇點(diǎn)中，這也意味著奇點(diǎn)周圍的空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)也彎曲到一個(gè)無限的程度，所以在奇點(diǎn)附近，我們現(xiàn)在所知的物理定律完全無用武之地。
勒布說：“視界保護(hù)我們免受奇點(diǎn)附近的未知物理影響?！?/p>
視界的大小取決于黑洞的質(zhì)量。如果地球被壓縮成一個(gè)黑洞的話，它的直徑大約為0.69英寸(17.4毫米)，比一角硬幣略小;如果太陽變成一個(gè)黑洞的話，那么它將有3.62英里(5.84公里)寬，相當(dāng)于一個(gè)村莊或城鎮(zhèn)的大小。而視界望遠(yuǎn)鏡正在觀測的超大質(zhì)量黑洞則要大得多;在銀河系的中心的人馬座A *質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的430萬倍，直徑約790萬英里(1270萬公里)，而處女座星系核心的M87質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的60億倍，寬110億英里(177億公里)。
黑洞的引力大小取決于黑洞與你之間的距離——你離它越近，引力就越大。但是這種重力對接近黑洞者的影響會因黑洞的質(zhì)量而有所不同。例如，如果你落入一個(gè)相對較小的黑洞(質(zhì)量只是太陽的幾倍)，你就會被撕扯開來，并在一個(gè)被稱為“面條化”的過程中被拉長，這樣的話，在你到達(dá)事件視界之前你早就已經(jīng)死了。
然而，如果你是墜落到一個(gè)質(zhì)量是太陽質(zhì)量幾百萬到幾十億倍的超大質(zhì)量黑洞的話，你不會“明顯感覺到這種力量，”勒布說，在穿越事件視界之前，你并不會死于面條化(但圍繞這樣一個(gè)黑洞的許多其他危險(xiǎn)仍然可能會在你到達(dá)視界之前殺死你)。
黑洞很可能也會自旋，因?yàn)樗鼈兊钠鹪春阈且矔孕?，也因?yàn)樗鼈兺滔碌奈镔|(zhì)在落入黑洞之前也是以螺旋狀旋轉(zhuǎn)。最近的發(fā)現(xiàn)表明黑洞的旋轉(zhuǎn)速度可以超過光速的90%，勒布說。
此前，黑洞最基本的模型假設(shè)它們不會自旋，所以它們的奇點(diǎn)被假設(shè)為點(diǎn)。但是由于黑洞通常是旋轉(zhuǎn)的，所以目前的模型表明它們的奇點(diǎn)是無限薄的環(huán)。這導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)黑洞的視界(也被稱為克爾黑洞)呈橢圓形，在兩極出現(xiàn)扁扁的擠壓，在赤道處出現(xiàn)膨脹。
旋轉(zhuǎn)黑洞的視界分為外視界和內(nèi)視界。這樣一個(gè)黑洞的外部視界就是一個(gè)臨界點(diǎn)，就像一個(gè)非旋轉(zhuǎn)黑洞的視界一樣;而旋轉(zhuǎn)黑洞的內(nèi)部視界，也被稱為柯西視界，則比較奇怪的。超過了這個(gè)內(nèi)視界，原因就不再必然先于結(jié)果，過去也不再必然決定未來，時(shí)間旅行就有可能成為現(xiàn)實(shí)。在非旋轉(zhuǎn)黑洞中(也被稱為史瓦西黑洞)，內(nèi)視界和外視界重合。
一個(gè)旋轉(zhuǎn)的黑洞也會迫使它周圍的時(shí)空結(jié)構(gòu)與它一起旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象被稱為“參考系拖拽”(frame dragging)或“蘭斯-蒂林效應(yīng)”(Lense-Thirring effect)。參考系拖拽現(xiàn)象也可以在包括地球在內(nèi)的其他大型天體周圍看到。
參考系拖拽創(chuàng)造了一個(gè)被稱為能層(ergosphere)宇宙漩渦，它出現(xiàn)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)黑洞的外部視界之外。能層內(nèi)的任何物體都會被迫向黑洞旋轉(zhuǎn)的方向移動(dòng)。落入能層中的物質(zhì)可以獲得足夠的速度來逃離黑洞的引力，并帶走黑洞的部分能量。通過這種方式，黑洞可以對其周圍環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)大的影響。
旋轉(zhuǎn)還能使黑洞更有效地將落入其中的任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。按照愛因斯坦著名的方程E = mc^2，一個(gè)非旋轉(zhuǎn)黑洞可以將一個(gè)隕落物體質(zhì)量的5.7%轉(zhuǎn)化為能量。相反，科學(xué)家們已經(jīng)確定，一個(gè)旋轉(zhuǎn)的黑洞可以將物體質(zhì)量的42%轉(zhuǎn)化為能量
勒布說：“這對黑洞周圍的環(huán)境有著重要的影響，幾乎所有大型星系中心的超大質(zhì)量黑洞所釋放的能量都能顯著影響這些星系的演化?！?/p>
最近的工作極大地顛覆了傳統(tǒng)的黑洞觀。2012年，物理學(xué)家提出，任何落入黑洞的物體，都可能在視界附近或視界內(nèi)遭遇“防火墻”，這個(gè)防火墻會焚毀掉落入黑洞的任何物質(zhì)。這是因?yàn)楫?dāng)粒子碰撞時(shí)，它們可以通過一種叫做糾纏的鏈接隱形地連接起來，而黑洞可以打破這種鏈接，釋放出驚人的能量。
然而，其他的一些試圖將廣義相對論(廣義相對論可以解釋引力的本質(zhì))與量子力學(xué)(量子力學(xué)可以描述所有已知粒子的行為)結(jié)合起來的研究表明，黑洞可能并沒有防火墻——因?yàn)橐暯绫旧砜赡芏疾淮嬖?。勒布說。一些物理學(xué)家提出，我們目前所認(rèn)為的黑洞可能不是什么東西都無法逃離的深淵，而是一系列缺乏視界的類黑洞物體，比如所謂的“毛毛球(Fuzzballs)”理論。
通過對黑洞邊緣成像，視界望遠(yuǎn)鏡可以幫助科學(xué)家分析視界的形狀和行為。
勒布說：“我們可以用這些圖像來約束任何關(guān)于黑洞結(jié)構(gòu)的理論，事實(shí)上，毛毛球的推測——視界不是一個(gè)清晰的邊界，而是相當(dāng)模糊——就可以用視界望遠(yuǎn)鏡的圖像來驗(yàn)證?！?/p>
