梦幻书院️ 科学小记者讲堂-黑洞、黑体与超黑材料

黑洞

下面这张图中间黑黑的地方，就是黑洞对吧？那这个黑洞它是跟我们生活中见到的洞一样，中间是空的吗？

不是，对吧？

黑洞它其实是一种天体，可不是真的空空的洞。不仅不是空的，它还是一种密度极大体积极小的天体。

黑洞一般是由质量很大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱。

黑洞照片

下面是2019年科学家拍到的黑洞照片。这张照片可不简单，它是人类拍到的第一张黑洞照片，这个黑洞来自M87星系。

在这之前，黑洞的模样一直都只停留在人们的猜想和推测中，虽然科学家们曾经描绘过许多关于黑洞的想象图，但没人见过真正的黑洞长什么样。

我们知道，黑洞的引力极大，任何进入黑洞边界的物质和光都无法再逃出，因此它是无法被人类直接进行观测的。但是黑洞周围的气体被黑洞强大的引力所拉拽会形成炽热气体盘，这个气体盘会放出辐射，帮助我们间接观测黑洞。

所以2012年，全球12个国家的30所大学和科研机构合作，其中包括中国的中科院上海天文台，协调全球各地的8个大型天文望远镜，对M87星系进行观测，捕捉黑洞周围气体发出的电磁信号，将海量的数据合并、详细分析和处理，终于在7年后得到了黑洞的图像。

随后天文学家在2021年3月又发布了一张 M87 星系中心超大质量黑洞的新图像，这张图像是 2019 年第一张黑体照片的后续，但它更清晰，图片中的偏振光描摹了这个超大质量黑洞的磁场线。

黑体

我们知道生活中不透明不发光物体的颜色，是反射周围光的颜色，而黑色物体则吸收所有颜色的光而不反射光。但事实上我们生活中的黑色物体并不能吸收所有全部的光，但是黑体可以。为什么这里是黑体而不是黑洞呢？

黑体和黑洞到底有什么区别呢？

其实黑体是光学中的一个概念，指的是能够吸收所有光的物体，它不是宇宙中的天体。

同样是吸收光，黑体和黑洞的不同在于，黑体吸收光之后，光就没有了，被黑体转化另外的能量向外辐射了，比如黑色物体吸收太阳光之后会发热。而黑洞对于光的吸收只是一种束缚，光仍然存在于黑洞中，只是出不来了而已。

更形象一点来说，就是黑体把光吃掉了，而黑洞只是把光关在了房间里。

超黑材料

中美科学家研制出了一种比之前最黑材料还要黑10倍的材料。新材料由碳纳米管（CNT）阵列制成，可捕获99.995%的入射光，是有史以来最黑的材料。

如下图：工程师们研制出一种由碳纳米管制成的材料，比之前最黑的材料还黑10倍。新材料作为纽约证券交易所新展览装置的一部分展出。该艺术装置名为“虚荣的救赎”，科学家在一颗价值200万美元、重约16.78克拉的天然黄色钻石上涂上了这种新材料。使用涂层后，通常令人眼花缭乱的宝石“变身为”一种扁平的黑色物体。

图片来源：物理学家组织网

研究作者之一、麻省理工学院（MIT）航空航天教授布莱恩·沃德尔说，这种新材料除了具有艺术表现力外，还可能具有实用价值，例如用于遮光罩中减少不必要的眩光；帮助太空望远镜发现系外行星等。

最新研究合作者、上海交通大学材料科学与工程学院副教授崔可航对科技日报记者介绍说，他和沃德尔最初并不打算设计一种超黑材料，他们正尝试让CNT在铝等导电材料上生长，希望借此提高材料的电学和热学性能。

崔可航说：“但最令我们吃惊的是得到的新材料极黑，对于新材料光学反射率的测量表明，该材料从各个角度吸收的入射光都大于99.995%。”

研究人员目前还不能完全确定新材料为何会如此，但他们怀疑这可能与有点发黑的蚀刻铝与CNT相结合有关。他们认为，碳纳米管可以捕获并将大部分入射光转化为热，反射回去的光微乎其微，因此碳纳米管具有特别的黑色。

他们计划进一步研究，以厘清新材料为何这么黑。

参考资料：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/9/430540.shtm