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你见过直径超过1000亿公里的“葱油粑粑”么?

发布时间: 2019-04-11 17:52:07 ? 作者:本站编辑? ? 编辑:管理员 ? 来源: 本站原创 ? 浏览次数:

  4月10日晚9点,参与EHT(事件视界望远镜Event?Horizon?Telescope)计划的科学家们在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海、中国台北、日本东京、美国华盛顿,以英语、西班牙语、汉语和日语协调召开全球新闻发布会,公布人类首张黑洞视界照片。

(图片来源:事件视界望远镜合作组织)

  此次发布的黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞,其距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。该图像的许多特征与爱因斯坦广义相对论的预言完全相一致,在强引力极端环境下进一步验证了广义相对论。通过研究这个图像,人类将揭示出黑洞这类天体更多本质。

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  看了上面这段介绍是不是产生了更多的问题?
  让我们一起来简单的了解下这个来自全球8座射电天文望远镜、30?多个研究所的科学家们同时合作,经过两年“冲洗时间”而得来的照片背后都有哪些科学意义。

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1.黑洞的照片为什么是橘红色的圈圈?

  黑洞引力很大,能让光无法逃离它的势力范围。不过在它势力范围的边缘,引力不那么厉害的地方,光或者其他物质还是有办法逃出“魔爪”的,天文学上把这一条界限称为“视界”

  黑洞视界里边的部分谁都看不到,但是外面的部分是可见的。不过在视界附近,黑洞引力依然强大,强大到能让逃离的光线无法保持直线传播,而是被极度弯曲。想像一下,很多束光不断地弯曲、绕圈圈,就会在黑洞势力范围的周边聚集起来,形成一个光环。我们把它称作黑洞阴影(Black?Hole?Shadow),也就是你所看到的橘红色光环了。仔细看,这个光环上面的部分有点暗,下面的部分则更明亮,这是因为黑洞自身在旋转造成的。

  所以人类为黑洞拍摄的这张照片,其实就是黑洞视界旁边的黑洞阴影

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2.我们是怎样看到黑洞视界的?

  虽然黑洞质量很大,但是在浩瀚的宇宙中,要给它拍照片也不是件容易的事儿。

  M87的这个黑洞距离太阳系有5500万光年,尽管它是目前人类已知最大的黑洞,但是从地球上观测,它的大小依然小得可以忽略不计。尽管黑洞阴影有一圈光环,但是它的明亮程度和恒星比起来根本不值一提,而我们与黑洞之间相隔着无数宇宙尘埃云,根本看不见光,所以我们根本无法用光学望远镜来观测。

  此番给黑洞拍照的,是“事件视界望远镜”它是由遍布全球的8座射电天文望远镜合作,运用VLBI技术,构建起的一个口径相当于地球直径的虚拟射电望远镜。

  之所以需要利用分布在西班牙、夏威夷、南极等几乎覆盖整个地球表面的观测站,是因为人马座?A?超大质量黑洞太远。这个超大质量黑洞大约具有?400?万个太阳质量,黑洞的“直径”大约是?2400?万公里,也就是?17?个太阳的大小。

  但在?25000?光年,也就是?24?亿亿公里的距离下,17?个太阳直径也只是分辨不出任何细节的一个点而已。利用地球上八个观测站组成网络,就可以利用干涉技术一起观测,最终产生可见的数据。

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3.为什么黑洞照片要花两年冲洗?

  黑洞的照片是一张数字照片,类似于你去医院拍核磁共振或者CT,系统需要把采集到的数据处理成影像才能进行冲印。

  2017年4月开始,来自全球?30?多个研究所的科学家们同时开启工作,让这些望远镜同时聚焦黑洞所在的位置,接收其发出的各种信号。而要保证所有8个望远镜都能看到黑洞,从而达到最高的灵敏度和最大的空间分辨率,留给科学家们的观测窗口期非常短暂,每年只有大约10天时间

  这些来自全球的射电望远镜收集的数据如果换算成高清电影,够一个人看上好几百年。除了量大,不同望远镜取得的数据,相互之间还存在匹配方面的难点,因此分析处理这些数据,需要耗费大量的时间。

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4.看到黑洞视界对研究黑洞有什么意义?

  黑洞视界是目前人类能够触及到的,距离黑洞最近的区域。不过黑洞视界上的许多现象,早在100多年前爱因斯坦提出广义相对论时就已经做出过预言。

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  而天文学家一直认为银河系中心潜伏着一个超大质量的黑洞,质量大约是太阳的400万倍。虽然科学家已经通过银河系核心的恒星运动轨迹确定了它的存在,但是一直没有拍摄到它的真实面目。直到现在,才第一次真正地通过合成影像的方式,证明爱因斯坦的猜测和这个黑洞的存在。

  我们都知道,黑洞会吸集周围的物质,就像吃东西。但“大胃王”也有吃饱的时候。中科院上海天文台副研究员左文文打了个比方:当黑洞“吃”得足够多的时候,某些物质和辐射和光也会沿着磁场线喷出去,产生喷流。所以拍摄这张照片和对这张照片背后数据的分析,也能帮助科学家更好地理解黑洞是如何“吃东西”、黑洞是如何产生喷流的,而且对于黑洞质量的测量、黑洞是怎么转动的、黑洞带不带电等性质,都能给出一个限制来。

  黑洞是星系的原始形态,巨大的星系中都有巨大的黑洞。黑洞的存在和发展,对恒星及星系的运动都会都产生巨大的影响。因此研究黑洞,对于我们了解和认识宇宙,有着非常重要的意义。如果说此前捕获引力波,是“听见”了黑洞,那么这一次“看见”黑洞,是黑洞研究的又一个重大突破。“事件视界望远镜”可以成为确认黑洞存在的证据之一,对于天文学和物理学来说,补完爱因斯坦的广义相对论,发现恒星和星系演化的秘密都在于此。

?  看了这么多不禁想起一句“我们的征途是星辰大海”,就让我们一起脚踏实地,翱翔宇宙吧~

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?《汇集全人类智慧“冲印”花两年 首张黑洞照片怎么看懂》

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