为啥黑洞是红的？为啥说爱因斯坦又对了？答案是黑洞背后的超算热

　　此前NASA表示，他们通过哈勃望远镜发现了一个在银河系周围“漂移”的流浪黑洞，并认为这个黑洞应该是恒星演化之后的产物。这虽然不是人们第一次发现黑洞了，但是依旧很让人激动。
　　还记得2019年第一张黑洞照片公布时候的情形吗？当时人们一边惊叹于黑洞照片竟然这么难拍摄，一边疑惑为什么黑洞会是红色的。
　　第一张黑洞照片于2019年公布
　　那么，黑洞到底是黑的还是红的？为什么随着对黑洞的观测愈加深入，大家都会说爱因斯坦又对了呢？
　　史上第一张黑洞照片竟是“红色”
　　爱因斯坦早在上个世纪就预言了黑洞的存在，可是由于人类的观测水平有限，我们一直无法观测到宇宙中的黑洞。再加上黑洞拥有强大的引力，人们对洞内的情况又一无所知，渐渐这个东西的形象就越传越“玄乎”。
　　在获得黑洞的照片之前，大家就发挥了自己的想象力，描绘出了想象中的黑洞。直到第一张黑洞照片公布，这个宇宙中的神秘幽灵的面纱，才算真正被揭开了一角。
　　人们想象中的黑洞显得“千奇百怪”
　　2019年4月，事件视界望远镜（EHT）的国际合作团队，公布了利用全球多个毫米波望远镜组成的干涉阵拍摄到的黑洞照片。
　　这个黑洞位于椭球星系M87的中心，与地球之间隔着月5500万光年的距离。
　　椭圆星系M87所处的位置
　　事实上，事件视界望远镜国际研究团队的天文学家们，最初是定了两个超大质量黑洞为观测目标的，一个是呈现出照片的M87黑洞，另一个则是位于银河系中心的超大质量黑洞。
　　这二者和地球之间的距离差异很大，位于银河系中心的超大质量黑洞和我们，大约只有2。5光年的距离，不过M87黑洞的大小约是太阳的60亿倍，银河系中心的黑洞则是太阳的400万倍左右。因此，若说只是单纯观察黑洞的阴影和“光环”的话，M87黑洞会更典型一些。
　　银河系的中心也有着大质量黑洞
　　可问题是，它为什么是红色的？
　　其实这与黑洞本身的性质有关，大家都知道黑洞会毫不留情地将身边的物质吞噬进去，而它的“进食”并不是一口就吞入，对于某些质量较大的恒星，黑洞会选择细嚼慢咽。
　　炙热的恒星在被吞噬的过程中，表面的物质会形成吸积气体流，这些气体流环绕在黑洞的身边，与其一起运动。这就是咱们常说的吸积盘，而我们看到的黑洞照片外环的“红色”也是吸积盘。
　　黑洞的结构示意图，吸积盘往往被描述为红色
　　那么，吸积盘为什么是红色的？难道所有被吞噬的恒星都是红色的吗？
　　吸积盘的红色与恒星的颜色并无关系，而是因为研究团队选择了使用红色，来呈现出捕获的光线。简单来说，EHT使用望远镜进行观测的时候，是使用1。3mm的波长作为观测波长的，而观测到的亚毫米波本身就不在可见光范围之内，所以为了将黑洞的吸积盘呈现出来，需要后期为其配色。
　　毫无疑问，人们选择了红色，不过如果大家想改成别的颜色也是可以的，只是这个处理过程还是比较麻烦的，往往需要依靠超级计算机。
　　人们依靠超级计算机处理出了黑洞的照片
　　说完了黑洞为什么是红色的，我们再来看看为什么大家都说爱因斯坦又对了。
　　爱因斯坦又对了？
　　爱因斯坦是世界上最伟大的科学家之一，而更厉害的是，他虽然已经离开人世已久，留下的预言却一个接一个应验。早在广义相对论当中，爱因斯坦就表示宇宙中存在“黑洞”，并且对黑洞进行了某些描述。
　　爱因斯坦在相对论中预言了黑洞的存在
　　回顾黑洞的“预言史”，你会发现，第一个预言黑洞的人并不是爱因斯坦。
　　早在1783年，那个经典力学统治物理学界的时代，地质学家米歇尔就率先提出了宇宙中存在“暗星”，后来拉普拉斯便将其写进了自己的书中。
　　米歇尔和拉普拉斯在经典力学时代就预言了黑洞
　　不过大多数人一直对黑洞的存在十分质疑，因此在被提出之后，也没得到太大的关注。直到爱因斯坦建立广义相对论，而物理学家史瓦西很快得出了史瓦西解，在强强联合之下，黑洞的样子才算是呈现在了人们眼中。
　　资料显示从广义相对论的角度来说，黑洞是空间的一个奇点，可以用时空弯曲的不同程度来粗略地理解“黑洞”。可以看成是当“引力塌缩”后，物体体积极小、质量密度极大时的极限情形。
　　爱因斯坦在广义相对论中是如何预言黑洞的？
　　很显然，黑洞被验证存在，甚至直接被拍到了照片，这些现象都说明，爱因斯坦确实又对了。不仅如此，加州大学伯克利分校的天文学家还认为，银河系中心的黑洞还检验了爱因斯坦的理论，证明了其理论中的预测。
　　加州大学伯克利分校的德里亚盖兹和杰西卡卢，针对银河系中心黑洞附近的一颗恒星进行了追踪。这颗恒星在绕黑洞轨道超齿运行，过程中它扭曲了时间和空间的几何形状，且愈加靠近黑洞，其光就会发生引力红移，这种引力红移无疑符合广义相对论的预言。
　　杰西卡卢表示，“测量超大质量黑洞周围的引力红移，实际上是检验广义相对论的新时代的开始。”
　　科学家发现了黑洞附近恒星的引力红移现象
　　总之，爱因斯坦为这个世界留下了太多的“预言”，而随着预言被接连验证，人们就愈加佩服这位伟大的科学家。
　　值得一提的是，不论是给黑洞洗照片，还是对黑洞附近的恒星进行追踪，实际上都要靠其背后的“超算”，若是没有它的帮助，我们想揭开黑洞谜题的冰山一角都显得十分困难。
　　超算助力黑洞揭秘
　　超算指的其实就是超级计算机，咱们上文中所提到的第一张黑洞照片，就是研究小组依靠它“洗”出来的。至于那个红色的圈，也是通过计算机进行特殊处理的。
　　黑洞的观测到成像，都经过了超级计算机的助力
　　由于超级计算机拥有超强的运算能力，所以人们通常会用它来模拟一些宇宙中的特殊“事件”，比如说黑洞吞噬恒星的过程，就可以用超算建立出一个模型。
　　除此之外，美国普林斯顿大学的研究员巴尔特里珀达，还与自己的研究小组，利用超算的集群，使其生成了一个黑洞视界之外的图像，向人们展示为什么黑洞会突然发出耀眼的光芒。
　　人们依靠超级计算机建立黑洞模型，生成了黑洞视界之外的图像
　　得益于超级计算机的强大，如今咱们虽然无法穿过漫长的光年距离，直接目睹黑洞身边发生的一些变化，但是却能将其通过某些算法在电脑上“展现”出来。
　　虽然从理论上来说，这些模型和图像，咱们这些外行人肯定看不明白，但是只要研究者能够通过模拟，找到更多关于黑洞的信息，那么未来总有一天，我们能够破译黑洞身上更多的秘密。
　　未来我们会依靠超级计算机解开更多关于黑洞的秘密
　　就让我们一起期待着，超算能够带给人类更多的惊喜吧！