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这一次 爱因斯坦又说对了
www.creaders.net | 2019-04-10 17:52:02  人民网 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

人类史上首张黑洞照片面世!北京时间10日晚9时许,包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。

这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞,一种体积极小、质量极大的天体,如同一个宇宙“吞噬之口”,连光也无法逃逸。

露出真容的黑洞,位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。

百余年前,爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言,从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在,但人类始终没有真正“看到”过黑洞。

“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据,证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。

质量极其巨大的黑洞,是宇宙中的神秘存在。这次通过分布全球的观测点组成一个口径如地球大小的虚拟望远镜——黑洞事件视界望远镜,顺利实现在1.3毫米波长的观测,并经过长期的数据分析,成功“捕获”黑洞的影像。

由于需要极高的灵敏度,组成全球网络的8个射电望远镜分布在多个高海拔地区,包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。“这些望远镜的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”中方科学家、上海天文台研究员路如森说。

“看”得远、“看”得清仍然不够,给黑洞拍照还要“看”得准。“观看电视节目要选对频道,黑洞影像也必须在合适的波段才能观测。”路如森说,最佳波段在1毫米附近,这一波段的黑洞光环最明亮,而背景“噪音”又最小。

该国际合作项目负责人、哈佛大学教授谢泼德·多尔曼表示,过去10多年里,技术的突破、全球天文台的合作等,让人类最终打开了一个观测黑洞的全新窗口。

黑洞入门到高级谈资,看看你在哪个级别

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图片来源:人民视频直播图片

作为人类首张黑洞照片,看起来似乎比电影中的黑洞更梦幻。跟你想象中的一样吗?

无论在你想象中是什么样子的,这绝对都是人类的高光时刻——

在你奔走相告前,我们备好了从入门级到初级、从中级到高级的谈资,下面请对号入座,看看你在哪个级别。

入门级:黑洞是怎么形成的?

黑洞是大质量恒星死亡后的一种形态,恒星还会死亡?!

是的!当恒星内部的燃料消耗完了,它就死了。

这个时候,如果这个恒星足够重的话,黑洞就要产生了!

黑洞是从广义相对论推演出来的,没错最开始就是人类猜想出来的……

然而后来发现,一切好像都和我们猜想的是一致的!

虽然名字都叫黑洞,但长得可不一样。就像人有高矮胖瘦之分,黑洞家族也可分为三类:

a/个头和质量最小的——恒星级黑洞(质量是太阳的几十倍~上百倍);

b/身材中等的——中等质量黑洞(质量大约是太阳的几千倍~几万倍);

c/黑洞中的巨无霸——超大质量黑洞(质量在太阳的几百万倍以上)。

恒星级黑洞太小了,以现有的技术,直接拍到它们的真容几乎不可能。

所以昨天亮相的主角,是超大质量黑洞!

初级:这次被拍到的黑洞是谁?

超大质量黑洞可以算是大BOSS,这种级别的黑洞,甚至有上百亿个太阳质量之巨!

这一次联合观测的两大候选黑洞,就是位于银河系中心的Sgr A *黑洞和银河系外的M87黑洞!

可以看到,Sgr A *离我们近,但质量小,M87虽然离得远,但质量够大!在地球上看两者大小比较接近,因此就成了拍照的首选!

M87的黑洞质量大约是太阳的64亿倍,也是宇宙中最大的黑洞之一,而科幻电影《星际穿越》中的卡冈图雅黑洞也不过是太阳质量的1亿倍!

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卡冈图雅黑洞 图片来源:电影《星际穿越》

中级:黑洞是怎么被拍到的?

为什么一个世纪以来,人类都没能拍到黑洞?

那是因为黑洞视界范围,也就是能被看到的界线非常非常小。而且黑洞自身不发光,难以直接探测。

科学家们便只能“曲线救国”,采用一些间接方式来探测黑洞,比如,观察吸积盘和喷流。

吸积盘,就是围绕黑洞旋转的气体盘,由恒星的气体组成。还有一部分气体在掉入黑洞视界面之前会形成喷流。

物质被吸入黑洞时会产生大量光和热,因此很容易被科学家探测到。

这次的“黑洞捕手”是事件视界望远镜EHT(Event Horizon Telescope)。

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这个计划始于2015年,位于南极、智利、墨西哥、美国亚利桑那州、夏威夷和西班牙的8台射电望远镜,模拟出了一台地球大小的超级望远镜。

并在2017年4月EHT就已经完成了拍摄。

高级:为什么照片要“洗”2年?

简单来说,就是需要修图——

因为与其说是拍照片,倒不如说是测了一大堆的数据,必须要做可视化处理。这个数据非常非常非常地大……

而且,地球上没有人知道这图到底对不对啊,所以科学家还得使用不同的解题思路,验证结果对不对。

这几年,多国的科研团队就是分头再做这些处理和验证的事情。

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有人疑问耗费这么多时间精力去拍一张照片到底有什么用。

黑洞来自于相对论,相对论作为基础物理学理论是否准确,事实上影响着地球上一切,包括通信、能源,等等。

而且从科学上说,并没有“有用”、“无用”之分,一切未知都值得去探索。

作为广义相对论最重要的预言之一,黑洞一直是最神秘,甚至最令人神往的存在。有生之年,能有机会一睹黑洞的尊容,真的是荣幸之至!

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