兩年了,「黑洞」照片都洗出來啦,這些物理知識你還不知道?

2020-12-22 德智教育機構

千呼萬喚始出來，4月10日，人類歷史上第一張黑洞照片，在歷經兩年後，終於公布啦！

經過漫長的等待，在全球200多位科學家的共同努力下，黑洞終於揭開了神秘面紗。

別擔心，沒侵權，圖片來自人民日報，不是「視覺中國」喲～

圖片一公布，萬能的網友們，立即掀起了一陣p圖風，先來看看網友們的作品吧......

原來，萬物的本質都是...貓咪？

這是一條躍出黑洞的錦鯉，轉發這條「黑洞錦鯉」，煩惱統統被吸入黑洞......

別說，還真挺像哪吒的風火輪，就是不知道，能不能跑得快呢？

等一下，好像哪裡不太對？這個照片為什麼看起來這麼「模糊」，是像素不行嗎？

當然不！一個小小的黑洞，看似簡單，可是從觀察、驗證,到這張照片的誕生，整整用了2年時間。今天就跟小德一起，探索黑洞的奧秘吧！

「黑洞」怎麼形成的

話要從宇宙中的一顆恆星的故事說起了。

宇宙中，有這樣一顆恆星，質量比太陽還要大上數十倍。它活了好多好多好多年，神仙活上百年都嫌膩，何況恆星？有一天，它覺得自己太老了，於是決定，自行了斷。

它決定在生命的最後一分鐘，要有儀式感地離開，走也要走的轟轟烈烈。於是它選擇了爆炸，就成了超新星。

但是由於年齡實在太大，力量確實不足，只炸掉了外面的衣服，還剩下一個核。在重力的壓力下，核開始塌縮，物質都勢不可擋地衝向核中心，最終形成一個體積無限小，密度幾乎無限大的星體。

而收縮一旦達到某種程度，質量導致的時空彎曲，使得光無法向外射出，黑洞就誕生啦！

廣義相對論

「黑洞」既然是恆星爆炸後留下的產物，又會有怎樣的威力呢？這就不得不提到物理界的大佬——愛因斯坦。

說到愛因斯坦他老人家，就不得不說他舉世聞名的「廣義相對論」了。表達式長這樣：R_uv-1/2×R×g_uv=κ×T_uv

簡單來說，就是描述物質間引力相互作用的理論，也是第一次用引力場，解釋時空的彎曲。

我們以為，我們周圍的時空是平的，其實，它是可以扭曲，甚至可以被摺疊的。至於扭曲程度，都取決於時空裡面，物體的質量。

說簡單一點，就是某一恆星「吃」得太多，長得太胖，質量太重，壓彎了時空。

黑洞包含的知識點

emmm 廣義相對論是不是不太好理解？的確，別說外行人不太理解了，就連物理專業的人，也很少能完全搞懂這一理論的。

咱們還是回到地面上，看看黑洞中，蘊含著哪些高中時期的物理知識點吧~

1.萬有引力

任意兩個物體間都存在相互作用的引力，引力的大小由物體的質量決定。地球、太陽、黑洞這些大質量甚至超大質量的天體，會有非常大的引力。比如，地球引力會讓物體有重力加速度，為9.8米每秒。

2.逃逸速度

物體想要「逃離」天體引力，一定要達到一定的逃逸速度。比如地球的逃逸速度是11.2公裡每秒。

3.光的傳播速度

光的傳播速度是30萬公裡每秒，黑洞的引力，大到連光都無法逃脫它的「掌控」，即黑洞的逃逸速度超過30萬公裡每秒。

4.光年是距離，不是時間

我們經常說「光年」這個概念，它是一個距離單位，而不是時間單位。一光年是光跑一年的距離。這是一個天文數字，咱就不要去較真一光年是多少公裡啦！

比起「引力波 」、「射電望遠鏡原理」、「事件視界」、「無毛定理」，這些黑洞相關的物理理論，現在高中學習的物理知識是不是簡單多了呢

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    人類第一次看到黑洞照片之後，一名小姐姐的照片也跟著刷了屏。她激動得十指交叉，身邊的電腦屏幕上，黑洞的樣子模糊顯現出來，一行行代碼在旁邊滾動。在Facebook上發出這張照片時，小姐姐說：看著我做的第一張黑洞照片一點點「洗」出來，真是不可思議。
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    其實，在2017年4月，「事件視界望遠鏡」項目（EHT）中的8臺望遠鏡選定的觀測目標有兩個，另一個和地球的關係更近，正是我們銀河系的中心黑洞。那麼，為什麼這次反而沒有看到銀河系中心黑洞的照片呢？中科院上海天文臺副臺長袁峰告訴澎湃新聞記者，給銀河系中心黑洞「洗照片」存在更多技術上的困難。
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    經過同時曝光和高強度的合成運算，才有了上面的照片。為這張照片的拍攝所投資的金錢都是天文數字，這大概也是目前「最貴的照片」。我在這裡也不說愛因斯坦的廣義相對論。這些如果要詳細說起來，需要很長的篇幅，我相信你也沒耐心看完全部。我就長話短說。
  • 知否|首張黑洞照片面世,關於黑洞你需要知道的27件事
    黑洞屬於一種很奇異的天體，即使光也無法逃脫它的引力束縛，既然光也逃不出去，自然外面也看不見。別說用肉眼，就連很多高大上的科學儀器，都無法捕捉它的身影。黑洞的形成和恆星的坍塌脫不了關係。中國古代就有記錄，某一天天空突然冒出了一顆特別亮的星星。後來我們才知道，那顆星星是因為「體重」超標，在自身重力的作用下自己塌陷了，同時伴隨著強烈的輻射，我們才看到它發出的很亮的光。
  • 其實,科學家們給兩個黑洞拍了照片,但只有一張「洗」出來了
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  • 「拍照片」只用一周 「洗照片」花了兩年
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  • 黑洞要顯真身了!第一張照片光「衝洗」就用了兩年?
    但有關黑洞的概念，早就有科學家通過數學公式推導出來了。比如，1796年法國科學家拉普拉斯就在著作裡寫了一段話：假如有一個恆星，密度跟地球一樣，而直徑比太陽大250倍，那麼它表面的逃逸速度將超過光的傳播速度。恆星本來應該是發光的，但是從遠方看這個恆星，它卻是絕對黑暗的，你不可能看到它。
  • 「黑洞」是怎麼被拍到的?為什麼它的照片洗了2年?
    因為黑洞具有強大的引力，可以將附近的物質拉向自己。而這些物質會繞著黑洞旋轉，最終落入其中。物質在繞行時形成的盤狀結構，被稱為「吸積盤」。這些物質在進入黑洞之前，會因為高速的運動，被加熱到數十億度的高溫，這會發出強烈的輻射。可以通過觀測這些輻射的影像，來獲得黑洞事件視界的剪影。
  • 全球第一張黑洞照片,到底是怎麼「洗」出來的?
    當人類首張黑洞照片公布問世，全球為之沸騰！這是一個位於代號為M87的星系的黑洞，距離地球5300萬光年，質量相當於60億顆太陽！可不要小瞧了這樣一張並不清晰的黑洞真相，它的背後是全球200多位科研專家，動用了8組遍布全球的毫米/亞毫米波射電望遠鏡，長時間曝光拍攝10天，並通過2年的「衝洗」，才得以讓人們在百年的探索之後，第一次目睹黑洞的模樣！根據愛因斯坦的相對論學說，黑洞一旦形成，其界限之內的所有物質都無法逃逸，連光也不例外。
  • 其實科學家們給兩個黑洞拍了照片,但只有一張「洗」出來了
    IT之家4月11日消息 4月10日晚間，人類首張黑洞照片問世。照片的主角遠在5000多萬光年之外，位於遙遠的M87星系的中央，質量約為太陽的65億倍。據澎湃新聞報導，中科院上海天文臺副臺長袁峰參與了EHT項目理論組工作，他表示現實拍到的黑洞照片和理論計算的幾乎完全一致，這是愛因斯坦廣義相對論的又一次勝利。也正因如此，黑洞照片和科幻電影《星際穿越》中的黑洞形象相當接近，都是中間一個暗影，外面有一圈發亮的光環。黑洞的本體藏匿在陰影中，發光的部分則是黑洞周圍吸積的氣體。
  • 首張黑洞照片面世背後:照片「衝洗」用了兩年
    (資料圖片)　　人類首張黑洞照片公布後，立即引發全球範圍的熱議。這張照片是怎樣拍出來的，為什麼看上去有點「糊」，中國科研人員又發揮了哪些作用？　　照片「衝洗」用了兩年　　細節太小、信號太暗、幹擾太多，是給黑洞「拍照」的三個難點。
  • 人類史上首張黑洞照片將問世,一張照片「衝洗」用了兩年時間
    美國國家科學基金會官網首頁有關發布會的介紹中寫道：「關於黑洞的歷史性宣布。」在上海，EHT項目和中國科學院將共同發布這一重大成果。黑洞真的存在嗎？人類根本看不到黑洞，那又是怎麼知道黑洞是真實存在的呢？鑑於黑洞自身不發光，還會「吞噬」光，很難直接探測，科學家們只能採用一些間接方式來探測黑洞——比如觀察吸積盤和噴流。1978年，盧米涅給出了黑洞事件視界的第一幅圖像。但這不是一張真正的照片，而是他利用自己的數學知識和相關技術以及60年代的一臺IBM 7040穿孔卡片計算機對黑洞景象進行的電腦模擬。
  • 史上首張黑洞照片今將問世 照片＂衝洗＂耗時約兩年
    恆星本來應該是發光的，但是從遠方看這個恆星，它卻是絕對黑暗的，你不可能看到它。關於黑洞，法國天文學家盧米涅也說過一段話，他說：「黑洞是恆星死亡後的一種殘骸，它是引力收縮的極點，極端到近乎荒唐(指它的一些性質用現有的物理學知識無法解釋)。但它又是宇宙當中最精美的天體。了解黑洞並深感困惑之後，會使我們進入一個展示時間、空間、光和物質深刻本質的更加深邃的新視野。」