剛剛,人類第一張黑洞的照片被公布了!

2021-02-15 差評


在茫茫歷史長河裡,仰望星空絕對是人類幹過最浪漫的事兒。

漫天星河閃爍著,月亮的陰晴圓缺、星圖的四季變幻,在科技不太發達的古代,都屬於神明對人類的指引。

古代巴比倫有 Anu 天之神,瑪雅有專門的金星觀察員,而華夏大地的欽天監主管觀象授時,要根據星空異象來指導現在,預測未來。。

中國歷史上各種天體儀

後來,西方哥白尼、伽利略推翻了地心說,透過高倍望遠鏡大家發現晚上 blingbling 閃的東西,其實跟我們腳底下踩的星球是同一種東西。

當然,我們現在已經知道星空的變化背後和我們地球人半毛錢的關係都沒有,不過古人對星空的痴迷,仍舊代代相傳刻進我們骨子裡。

也正是伽利略他們的努力,人們開始衝破宗教對思想的束縛,迫切的探索著身邊、深空裡的一切自然科學。。

牛頓提出了萬有引力定律,有質量的兩個物體之間彼此之間相互吸引,質量越大吸引力越大。

雖然牛頓被砸是假的,但不耽誤大家把蘋果樹作為追求科學的象徵

之所以月亮繞地球轉,就是月亮的離心力和地球對它的吸引力相互抵消,導致月亮只能在軌道上轉啊轉,跑不出去也衝不過來~

同時牛頓還認為光是一種粒子,光子是有質量的,直接顛覆了大家的認知( 實際上光是有粒子特性又有波動性,光子並沒有靜止質量,但有動質量,牛頓只對了一半 )。。

100 年後,1783 年一位英國自然哲學家 John Michell 給 Henry Cavendish( 發現庫侖定律歐姆定律那個賊牛逼的科學家 ) 裡的一封寫道 「 會不會有這麼一種情況,一個直徑有 500 個太陽,密度卻不比太陽小的天體,由於其引力的作用,將不允許任何光線離開它;或者是質量很大體積卻很小的天體,我們將看不見這個天體。但是,我們可以通過其他繞著它轉的發光體判斷出這個天體的存在。 」

他的思想很簡單,光子是有質量的( 在運動參考系下 ),天體也是有質量的,那麼如果天體的質量足夠大,那麼連光也逃脫不了這個天體對它的吸引。。

任何光在它附近都會被吸引跑不出去,那麼在我們看來,豈不是就是完全黑乎乎一片?

這幾乎是人類記錄在冊的最久遠的關於黑洞的理論了。。

但那時候人們很少想到這麼超前的東西,這個發現也幾乎被完全埋沒,直到幾十年前才被整理史料的人再次發現。。

悲催的 John Michell 一直被大家忽略。。

儘管 John Michell 的小小猜測不為人知,可時間的巨輪還在滾動,人們對科學的追求依然瘋狂。

20 世紀初,愛因斯坦接連發表了震驚世界的狹義相對論和廣義相對論。。

通過這兩個理論,人們能計算出靜質量不為零的物體永遠到達不了光速( 狹義相對論 ),引力場將導致時空的彎曲( 廣義相對論 )。

而廣義相對論有一個對應的 「 愛因斯坦場方程 」,這個公式的意思就是重力產生的原因是物質與能量所產生的時空彎曲所造成的。。

這時候就不得不提一個概念 —— 史瓦西半徑

對於一個球狀對稱、不自轉又不帶電荷的物體來說,如果它被壓縮到史瓦西半徑值之內,將沒有任何已知類型的力可以阻止該物質自身的重力將自己壓縮成一個奇點。

翻譯成人話就是,當一個球體的半徑小於它自身的史瓦西半徑,那麼它就會被壓縮成一個點變成黑洞,據估計地球的史瓦西半徑是 9 mm。。。

恆星在壽命盡頭時,因為向外散發的能量變少,支撐不住萬有引力的作用,便會向內坍縮,一旦不小心坍縮到史瓦西半徑以內的話,黑洞就產生了。。

恆星的好幾種結局

於是又有了一個概念出現了 ——  「 事件視界 」。

因為光逃脫不了黑洞,那麼黑洞裡面的事情是永遠也無法被黑洞之外的我們觀測到。。

而這個界定黑洞內外的界線就是 「 事件視界 」。

長久以來,大家都知道黑洞就在那,但是誰也不知道該怎麼能讓大家觀測到它到底長什麼樣。

為了能讓大家真正的 「 看到 」 黑洞,人類成立了 「 Event Horizon Telescope ( EHT,事件視界望遠鏡 ) 」 機構,專門用來觀測星系中央特大質量黑洞。

後來人們發現,雖然光線無法逃出黑洞,但是黑洞在吸收周圍物質的時候,會釋放出大量的輻射。。

如果以 X 射線波段來觀測黑洞的話,黑洞簡直亮的瞎眼。。

以 X 射線波段觀測的人馬座 A*

於是,EHT 糾集了一幫世界上最牛逼的亞毫米波天文臺,組成地球超豪華陣容,專門給室女座 裡的 M87 拍照片。。

8 個地方強強聯合

剛剛,人類第一張黑洞動圖照片被公布了!

其實這個相片原始數據採集兩年多前就弄好了,只不過因為數據的複雜,很多問題第一次遇到,所以一直拖到現在才處理好。。

看到這個橙黃色暖暖的光,嗯,一切都值了。

你問我這東西有什麼用?

好像沒什麼用。。。

但,這代表了人類科學技術在某些方面更上了一層臺階,而這會帶來什麼,我們都不知道。

就像人們發現電的時候,也從不會想過人類現在會有如此偉大的電氣時代。

圖片來源:

差評、新華網、微博@老豬的碎碎念、量子學派、中國科普博覽

參考資料:

維基百科,黑洞,John Michell,史瓦西半徑

量子學派,《別鬧了,一張照片看不清黑洞》

知乎,《使用低速航天的辦法能離開黑洞麼?》

「 光錐之內就是命運 」

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