近期，美国一台具有超大计算能力的电脑在科学家的精心策划下，揭示了一个关于黑洞如何弯曲自身周围光线的过程，为未来的了解时空旅行埋下了伏笔。

到目前为止，科学家们可以通过视界望远镜来观察黑洞。这一次计算机模拟的是超大质量黑洞，它位于室女座M87星系的中心，当科学家正在观察它的时候，它正在贪婪地吞噬着周围的光线。这些光子勾勒出的圆形轮廓，让我们充分了解了黑洞的大小、边界和超大的吸附能力。

01科学家们是如何了解和观察黑洞的？

在爱因斯坦提出黑洞理论的时候，所有的科学家都只能凭空想象黑洞的样子。因为光线都无法穿透它，所以观测到黑洞几乎是不可能的事情。但是现在不同了，科学家们利用无线电观测、计算机代码和时间轴的分析，在星系M87的中心构建了这个超大质量黑洞的图像。黑暗的中心标志着光线从视界中穿过，再也回不去。而留在黑洞边界，没有被吸进去的光线，就被称为光子环。它标志着最接近的电路光可以在黑洞周围而不陷入其中。爱因斯坦的广义相对论预言了环的大小和形状，许多人称赞M87图像是对爱因斯坦引力的验证。

02黑洞周边不止一个光环？

哈佛黑洞计划的一个团队和他们的同事通过计算表明，对于旋转的黑洞来说，环绕黑洞的实际上不是单个的光环。相反，它是一个无限系列的同心“子环”，所有的子环堆积在一起，每一个都比它外面的小。

这些光环是黑洞大小和能量大小的指示剂。这些子环在厚度、形状和亮度上的变化取决于黑洞扭曲自身时空的方式。这个几何学反过来又取决于黑洞的质量和自旋。因此，研究这些子环不仅可以给我们提供一种新的方法来“看到”引力景观，而且还可以告诉我们定义黑洞的两个性质。

光环以不同的距离围绕黑洞运行，就像在壳中一样。观测者以黑洞自转轴的角度观察黑洞。但是，与复杂的光壳不同，观测者将看到一个单光子环（底部面板），其中包含来自不同轨道的光。每个光子环中的颜色编码对应于光来自的顶部图表中的半径。不同角度的观察者将看到来自不同轨道的光。例如，一个观察者直视自旋轴的筒体，只会看到来自顶部面板中白色轨道的光，而一个在17°-大约我们观察M87黑洞的角度-将看到来自黑色虚线之间的光子。

光子可以沿着路径逃逸到任何地方，以随机的方向射出。但是如果你看着黑洞，你不会看到所有的光子，你只能看到到达你的那些光子。这是两个出口中的一个。这些点的位置取决于黑洞周围光子轨道的半径。来自给定轨道的所有光子将从同一个两个逃逸舱口到达你。来自不同轨道的光子将以不同的角度进入。

这些不同的出口点就像钟表表面边缘的记号。它们本身只是空间中的点，但是把它们加起来，它们在黑洞周围画出一个环——光子环。约翰逊说，从本质上讲，光子环就像一个全息图，将黑洞周围时空的三维结构映射成二维形状。这意味着天文学家可以观察光子环上的一个点，并在这些光子逃逸之前准确地知道它们是如何绕黑洞运行的。

03这些光环标志着黑洞可以影响时空

很多人觉得黑洞是时空的入口，宇航员可以通过黑洞的一端而进入到另一个不同的宇宙空间。

从这项研究来看，黑洞确实影响了光的传播，甚至对时空产生了很大的影响。但是目前这项研究也是出于观测阶段。

我们无法创造一个黑洞，也无法预知进入黑洞后，会不会被黑洞撕裂。科学发展还有很长的路要走。