11 月 8 日消息，科技媒體 Ars Technica 昨日（11 月 7 日）發布博文，報道稱由上海和歐洲核子研究中心（CERN）科學家組成的研究團隊，通過計算機模擬探索了不同引力理論下黑洞圖像的潛在差異。
IT之家援引博文介紹，人類現有技術目前可能還無法直接探測由不同引力理論引起的黑洞現象的微小變化。不過，這一局面未來有望改變，科學家們正在積極研討構建下一代事件視界望遠鏡（next-generation EHT）以及功能類似的太空望遠鏡。
由上海和歐洲核子研究中心（CERN）的四位研究人員組成的團隊決定，利用新一代硬體的潛在性能進行前瞻性模擬分析，旨在探明未來的觀測是否能捕捉到黑洞周圍環境的細微特徵，從而幫助我們在多種引力理論之間做出甄別。
理論物理學界已提出眾多可能替代愛因斯坦廣義相對論的引力理論。為了避免逐一驗證的繁瑣，該研究團隊採用了一個名為「參數化 KRZ 度規」的通用引力模型。
該模型並不局限於任何一種特定的引力假說，而是允許研究人員通過調整其內部參數，在一定範圍內改變引力的行為方式。通過調整兩個關鍵參數，團隊生成了四種不同的引力模型，並將其模擬結果與基於標準廣義相對論的「克爾度規」（Kerr metric）進行了嚴格對比。
IT之家註：在廣義相對論框架下，「克爾度規」描述一個旋轉、不帶電的黑洞周圍時空幾何的精確數學解，是天體物理學中描述真實黑洞的標準模型。
為確保模擬的真實性，研究團隊運用流體動力學模擬技術，構建了事件視界附近的完整三維環境。這個虛擬宇宙不僅包括了墜向黑洞的物質，還包含了這些物質產生的強大磁場，以及由磁場驅動的高能物質噴流。
這一複雜的模擬過程，旨在最大程度地還原下一代望遠鏡實際可能觀測到的物理場景，確保理論預測與未來觀測數據具備可比性。
模擬結果生成的圖像與事件視界望遠鏡已發布的真實黑洞照片高度相似，均呈現出一個因黑洞旋轉而導致一側明顯更亮的非對稱光環。儘管不同引力模型產生的圖像差異十分細微，但它們確實存在且清晰可辨。
例如，其中一個極端模型產生了尺寸最小但亮度最強的光環；而另一個模型則顯著降低了光環亮側與暗側的對比度。此外，不同模型產生的物質噴流寬度也存在明顯差異，這些「指紋」信息都為未來區分不同引力理論提供了關鍵線索。
結果表明，即使引力理論存在微小差異，也會導致黑洞光環的亮度、尺寸、對比度以及物質噴流寬度上出現清晰可辨的區別。
這項研究證實，未來的高精度黑洞成像技術，有望成為檢驗廣義相對論並篩選其眾多替代理論的強大實驗工具，從而加深我們對引力的理解。
