在黑洞附近，空間是扭曲的，以至於光線在黑洞周圍多次發生彎曲，這種現像在宇宙中普遍存在，雖然天文學家幾十年前已探測到該現象，但直到現在才有一個精確的數學公式進行表達。這是丹麥尼爾斯·波爾研究所研究生阿爾伯特·斯奈本的研究成果，他提出的數學公式能恰當地描述黑洞如何影響宇宙中的光線，該研究報告發表在近日出版的《科學報告》雜誌上。

人們對黑洞很熟悉，黑洞是一種連光都無法逃脫的神秘引力團，或許你可能聽說過，空間和時間在黑洞附近會表現得很奇怪，至少空間會發生扭曲。

在科幻電影《星際穿越》中一個發光氣體漩渦進入“卡岡都亞”黑洞，由於黑洞周圍的空間是扭曲的，所以我們可以觀察它的遠側，看到的僅是該氣體漩渦的一部分（被黑洞隱藏起來的）。目前，丹麥研究生阿爾伯特__斯奈本提出一個數學公式能恰當地描述黑洞如何影響宇宙中的光線

在黑洞附近區域，空間扭曲得非常嚴重，以至於光線會發生偏轉，非常鄰近黑洞的光線偏轉較大，以至於它會環繞黑洞運行數圈。因此，當我們觀察一個遙遠的背景星系（或者其他天體）時，我們可能會幸運地多次看到同一個星系的​​圖像，儘管它越來越扭曲。

“多個版本的星系”

黑洞扭曲周圍光線的機制很特殊，遙遠星係向各個方向釋放光線，它的一些光接近黑洞時會發生輕微偏轉，有些光線甚至更接近黑洞，繞著黑洞旋轉一圈，之後逃脫黑洞引力束縛，按照鄰近黑洞的光線由遠至近以此類推，當我們觀察更鄰近黑洞的光線時，所觀測到的不同扭曲偏轉程度的光線，可推演出相同星系的“多個版本”。

來自背景星系的光圍繞黑洞旋轉的次數越多，它通過黑洞的距離就越近，因此我們可以在幾個方向上看到同一個星系

簡單地講，如果我們站在黑洞之外的某個位置觀察，會有無數光的軌跡進入我們的觀測範圍，讓我們看到同一個背景星系的不同版本圖像，隨著距離黑洞越來越近，光繞行黑洞的次數也就越多，人們所觀測到的圖像版本也更多。這意味著，如果從地球角度觀測就會發現黑洞圖像會變得越來越“壓縮”，越鄰近黑洞的圖像就越被“拉扯”趨近環形結構，發生扭曲變形。對此物理學家提出困擾多年的一個問題：從一張黑洞圖像到下一張圖像的變化，意味著需要向黑洞靠近多少程度？

事實上，這個答案早在40 年前就已得出，大約是500 倍，目前更準確地講該答案是“2 π的指數函數”，即e2 π，相當於535.4916555247647 倍。

計算該數據是非常複雜的，以至於幾十年以來，科學家始終未推算出一種合理的數學和物理理論，來解釋為什麼大約500 倍的根源，但是宇宙黎明中心研究生斯奈本運用一些微妙的數學技巧，成功地使用數學公式恰當描述黑洞如何影響宇宙光線，據悉，宇宙黎明中心是尼爾斯·玻爾研究所和DTU 空間研究所的一個基礎研究中心。

斯奈本解釋稱，現在理解為什麼這些黑洞圖像會以如此微妙的方式重複，是一種非常有趣的事情，最重要的是，這將提供新的機會衡量我們對引力和黑洞的理解認知。

使用數學方法證明某種宇宙現象具有一定的說服力，事實上，這使我們更接近理解神秘的黑洞現象。“500 倍”因子直接來自於黑洞和引力的工作原理，所以重複黑洞圖像現成為一種檢查測試引力的重要方法。

旋轉的黑洞

從“正面角度”觀測到的黑洞周圍的宇宙光，也就是我們如何從地球上觀察它。結果顯示，我們越近距離觀察黑洞，星系的“額外圖像”就越被擠壓和扭曲

e2 π這一數學公式直接與黑洞以及引力運行方式有關，該方法不僅適用於最簡單的“史瓦西黑洞”數學模型，同樣能推廣適用於旋轉黑洞，事實上，旋轉黑洞在宇宙中更為常見。

斯奈本解釋稱，當黑洞旋轉得非常快，就不必再以500 倍的係數接近黑洞，而是該數值明顯下降。事實上，伴隨著越接近黑洞，每張黑洞的變化係數將減少，降低至50 倍、5 倍，甚至在接近黑洞邊緣是為2 倍。

每一張新圖像都要比前一張接近黑洞500 倍，越接近黑洞就意味著這些圖像很快就會“壓縮”成一個環狀圖像，最終我們可能有許多圖像都很難觀測到。但當黑洞旋轉時，就會有更多的空間來容納“額外圖像”，斯奈本稱，所以我們希望在不久的將來通過深入觀測進而證實該理論，這樣不僅能了解黑洞，還能更深入洞察黑洞所在的星系秘密。

光在黑洞中傳播時間越長，其環繞黑洞的次數就越多，因此圖像的“延時效果”就越明顯，例如：如果某顆恆星在背景星系中爆炸成為一顆超新星，人們就能一次次地看到此類爆炸。