1997 年 1 月 4 日的 NASA「每日一天文图」展示过一张计算机模拟图:一颗致密到拥有光子球的假想恒星,观察者悬停在光子球上环顾四周。本页在浏览器里按施瓦西度规对每个像素反向积分光线的零测地线,把那张静态 GIF 变成可以实时环视、升降的版本。星面投影了地球地图、天空投影了星图——和原图一样,只为让你认得出「哪重像是哪」。
沿水平看——在 r = 1.5 rs 的光子球上,恰好水平射出的光会绕星做圆周轨道。理论上,那条金色细环里是你自己的后脑勺。
向下看——不止脚下这一面。整个星面(含背面)的像一重重压缩在金环下缘:试着找出第二个非洲。星面上的金色小圈标记「天底」——你的正下方点。高阶像被指数级去放大:点状特征的重影薄到看不见,大陆这样的大块特征才留得下重影。
向上看——天空同样被复制。第二个月亮、第二组北斗,就贴在金环上缘。
取 rs = 1、u = 1/r,光的零测地线满足
站在光子球上,瞄准参数 b = bc 恰好对应水平视线。光子球轨道不稳定:每多缠绕半圈(多一重像),对应的视角窗口约缩小 eπ ≈ 23 倍——所以高阶像迅速变得又薄又暗,「减光」开关模拟了这种去放大化。「光照」开关下的临边昏暗也不是贴图画的:入射角由瞄准参数 b 直接给出——高阶像以掠角擦到星面,因而天然更暗。
移动半径滑块时读数会告诉你金环的仰角:r > 1.5 rs 时它沉到地平线下方(从外面看,这就是黑洞照片里「阴影」的边缘);r < 1.5 rs 时它升到头顶,天空收缩成一个逃逸锥。
大概不。流体静力平衡要求 R > (9/8) rs(Buchdahl 极限),而光子球在 1.5 rs——「既有表面、又有光子球」的星只能落在 1.125–1.5 rs 的窄窗内。理论允许,从未观测到;原图说明也强调它「比除黑洞外任何已知天体都致密」。本页取星面 R = 1.25 rs。