“斯蒂芬•霍金教授表示,黑洞可发出被称为霍金辐射的辐射。黑洞越大,辐射越弱。这意味着,我个人认为,如果我们建造足够大的望远镜,我们就可以看到黑洞的边缘。

这是否意味着,在不久的将来,我们就可以拍摄一张不那么黑的黑洞照片?如果是这样的话,望远镜要多大才能完成此项工作?”

拍摄到黑洞意味着什么(有没有办法拍摄到黑洞的边缘呢)(1)

基于霍金辐射产生的光只能在非常小的黑洞中探测得到。霍金辐射的标度为黑洞质量的反平方,而辐射会使黑洞的质量减少。这会导致加速发射,使得所有微小的黑洞在蒸发之前的最后一秒,释放其剩余的所有质量,发出如10^22 J 的辐射。这种闪光有可能会被探测得到。

然而,恒星质量黑洞不会蒸发,因此霍金辐射仍未探测得到。

另一个问题是,视界望远镜正上方的辐射会发生红移,以至于望远镜无法观测到它。

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因此,黑洞将会是黑色的,但如果它是一个吸积黑洞,它将被一个可能很热并且发出大量辐射的吸积盘所包围。如果这样的话,基于圆盘的光的剧烈扭曲显示的失真,就有可能“看到”黑洞了。又或者,如果它没有增加,它会发生背景星光的戏剧性扭曲。我刚从电影《星际迷航》中找到一幅黑洞的照片,看到一个近似的例子。这种扭曲的规模略大于它的事件视界。

拍摄到黑洞意味着什么(有没有办法拍摄到黑洞的边缘呢)(3)

要得到这样一幅图像,则需要一台可以分辨视界的半径为3M/M⊙公里的望远镜。假设大多数20多个太阳质量的恒星以这种方式结束生命,那么最近的黑洞可能仅有10秒差距(如果我们能找到的话)。事件视界角度的大小(假设10太阳质量黑洞的直径为2×10^−13 弧度),望远镜的分辨率由λ/D所得,其中λ是它的工作波长,而D是望远镜的直径。

因此,为了解决邻近10倍太阳质量的黑洞(如今尚未发现的),需要一个直径为2500千米(λ=500 纳米) 的光学望远镜。

(因而)更好的选择是位于我们银河系中心的黑洞,它应该有一个角度大小约为10^−10的事件视界,仅需要一个直径只有5千米的光学望远镜。

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霍金辐射是一种如此微小的效应,我们可以肯定的是,我们永远无法在一个真正的天体黑洞中探测到它。

维基百科的文章给出了一些数据:相当于一个太阳质量的黑洞,其在霍金辐射发出的能量相当于9×10^−29 W。即使这些能量都转化为可见光光子(每个4×10^−19 J),仍相当于每个世纪发射一次光子。而更大的黑洞则更糟糕,因为其发射的总功率(能量)是以M^−2为尺度的。

你可以利用银河系这一区域的大部分物质建造一台从这里延伸到射手座阿尔法星的望远镜,但在你有生之年,恐怕亦无法从最近的黑洞里探测到相当于霍金辐射的单个光子。

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人马座A*(中央)与两个光回波(圈内)

然而,如果你愿意接受其他其他能源生产机制,情况便会好得多。落入黑洞的物质更倾向于(经典地/恒久地)释放出各种能量,无需借助深奥的弯曲时空中的量子场论概念。

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我们银河系中心的黑洞半径必须是12×10^6千米,目前,射电望远镜已经将其发射的特征分辨率降低至44×10^6 千米,或约是水星轨道半径。视界望远镜是一项共同协作,在未来十年左右的时间里有望获得更好的角度分辨率。

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