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人类首张黑洞照片面世 究竟长啥样?
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2019-04-10 06:43 来源:侨报网综合 编辑:王慕空

侨报网讯】黑洞终于亮相了,北京时间4月10日晚9点,包括中国在内,全球多地天文学家同步公布了黑洞“真容”。

据介绍,该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。

澎湃新闻消息,当日中国科学院上海天文台天文大厦三楼同步发布了人类首张黑洞照片。

“现在看到的照片大体来说有两个部分,严格来说是两个结构。”中国科学院上海天文台研究员袁峰在现场说,一部分是中心区域不太发光的阴影,另一部分是围绕这个阴影的发亮的圆环。圆环发的光就是从吸积盘上发出的,而黑色的阴影要比黑洞本身要大几倍,这证实了爱因斯坦广义相对论的预言。

该项目成立于2017年,名为“事件视界望远镜项目”(Event Horizon Telescope,简称EHT)。旨在通过联合全球多地的8组天文望远镜,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜,从而收集海量数据,并勾勒出黑洞的模样。EHT的“八个镜头”位于美国、墨西哥、智利、南极等地,而“冲洗”这张照片就花费了两年的时间。

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全世界200多位科学家合作完成的一项重大天文学成果——人类首张黑洞照片,北京时间4月10日晚在全球多地同步发布。中科院上海天文台供图

给黑洞拍照的“神器”是什么样的存在?

事实上,这是一个虚拟的望远镜网络。澎湃新闻报道,全球一共60多个研究机构参与了研究,其中包括中国科学院下属的上海天文台、云南天文台等机构,以及华中科技大学、南京大学、中山大学、北京大学、中国科学院大学、台湾大学等高校。

照片为什么难拍?

《中国青年网》报道称想观测遥远的黑洞,依靠目前地球上任何单个望远镜远远不够。

在过去10多年时间里,麻省理工学院(MIT)的科学家们联合了其他研究机构的科研人员,开展了“事件视界望远镜”项目,全球各地8个射电望远镜同时对黑洞展开观测。

为了增加空间分辨率,以看清更为细小的区域,科学家们在此次进行观测的望远镜阵列里增加了位于智利和南极的望远镜。

在所有参与观测的望远镜当中,智利的ALMA毫米望远镜是最为重要的一个,因为它的灵敏度是目前单阵列望远镜当中最高的。但它的档期非常满。ALMA望远镜排满了一系列观测计划,所以此次黑洞视界面的观测,ALMA望远镜只计划进行四五天,其中两个晚上观测银河系中心黑洞SgrA*,剩下的时间留给星系M87黑洞。

要保证所有8个望远镜都能看到这两个黑洞,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。

8个望远镜组成的国际部队,不能直接看到黑洞,但它们将收集大量关于黑洞的数据信息,勾勒出黑洞的样子。

洗照片,少则半年,长则两年,给黑洞拍张照片不容易,“洗照片”更是耗时漫长。

对于此次跨越南北半球的事件视界望远镜观测,因其所涉及的站点区域非常广阔,所产生的数据量将十分庞大。事件视界望远镜每一个晚上所产生数据量可达2PB (2000000GB)。帮助科学家找到“上帝粒子”的欧洲大型质子对撞机,一年产生的数据量也就这个量级。

在观测结束之后,各个站点收集的数据,被汇集到两个数据中心——位于美国麻省的Haystack天文台和德国波恩的马普射电所。在那里,大型计算机集群将会对数据时间进行合并与分析,从而产生一个关于黑洞的图像。这一分析所需的时间少则半年,长则数年。

最终我们等了这张照片两年。

相关知识:

1、黑洞究竟是什么?

理论上,黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围,该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界。

宇宙中,根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类:恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)。

2、黑洞是怎么形成的?

当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度,质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

3、为什么要研究黑洞?

霍金借助量子力学,证明了黑洞有一定的温度,这跟它们表面的引力相关。事实上,专门有一个名为“黑洞热力学”的研究领域,致力于研究黑洞解的几何特征与我们熟悉的热学特征(比如温度、能量和熵)之间的精确对应关系。

研究黑洞,不仅是因为我们对黑洞是否是黑的不得而知,我们还有一系列的问题:有朝一日,黑洞能否为我们所用?黑洞的内部到底是什么?掉入黑洞究竟会怎样?有没有可能我们已经身处黑洞之中却浑然不觉?(完)

编辑:王慕空
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