人類首次「看到」了黑洞 看著像個「甜甜圈」質量可是太陽的65億倍

2020-12-26 河南一百度

用口徑如地球大小的虛擬望遠鏡

人類首次「看到」了黑洞

看著像個「甜甜圈」質量可是太陽的65億倍

北京時間4月10日21時,首張黑洞照片在美國華盛頓、中國上海和臺北、智利聖地牙哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京全球六地同時發布。照片給出黑洞這一極端天體存在的最直接證據,驗證了愛因斯坦的廣義相對論,也將幫助回答星系中的壯觀噴流如何產生並影響星系演化等諸多前沿問題。

綜合新華社4月10日電人類史上首張黑洞照片面世!北京時間10日晚9時許,包括中國在內,全球多地天文學家同步公布首張黑洞真容。這一由全球30多個研究所200多位科學家歷時10餘年、從四大洲8個觀測點「捕獲」的視覺證據,有望證實愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。

這是人類第一次凝視曾經只存在於理論中的天體——黑洞,一種體積極小、質量極大的天體,如同一個宇宙「吞噬之口」,連光也無法逃逸,可以彎曲周圍的時空。

露出真容的黑洞,位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。照片展示了一個中心為黑色的明亮環狀結構,看上去有點像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的「陰影」,明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。

百餘年前,愛因斯坦的廣義相對論率先對黑洞作出預言,從此成為許多科幻電影的靈感源泉。科學家陸續通過一些間接證據證實了黑洞的存在,但人類始終沒有真正「看到」過黑洞。

「這是人類獲得關於黑洞的第一個直接視覺證據,證實了愛因斯坦廣義相對論在極端條件下仍然成立。」參與國際合作的中方科學家、中國科學院上海天文臺臺長沈志強說。

質量極其巨大的黑洞,是宇宙中的神秘存在。這次通過分布全球的觀測點組成一個口徑如地球大小的虛擬望遠鏡——黑洞事件視界望遠鏡,順利實現在1.3毫米波長的觀測,並經過長期的數據分析,成功「捕獲」黑洞的影像。

由於需要極高的靈敏度,組成全球網絡的8個射電望遠鏡分布在多個高海拔地區,包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內華達山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極點等。「這些望遠鏡的解析度相當於能在黑龍江漠河閱讀南沙群島上的一張報紙。」中方科學家、上海天文臺研究員路如森說。

「看」得遠、「看」得清仍然不夠,給黑洞拍照還要「看」得準。「觀看電視節目要選對頻道,黑洞影像也必須在合適的波段才能觀測。」路如森說,最佳波段在1毫米附近,這一波段的黑洞光環最明亮,而背景「噪音」又最小。

該國際合作項目負責人、哈佛大學教授謝潑德·多爾曼表示,過去10多年裡,技術的突破、全球天文臺的合作等,讓人類最終打開了一個觀測黑洞的全新窗口。

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    很多人看到這張照片都覺得它像一個「甜甜圈」,那麼這個「甜甜圈」真實的物理尺寸有多大呢?有1000億千米。但是因為照片中的這個黑洞距離我們有5500萬光年,因此看起來尺寸非常小,只有41微角秒。但如果我們以銀河系中心為球心,以我們到銀河系中心的距離為半徑畫一個巨大的球,大家知道這個球裡存在的質量有多少嗎?900億倍太陽質量。900億和410萬,差得不是一點點。所以,決定太陽如何運動的不是黑洞,而是氣體、恆星,還有佔比最大的暗物質。這剛好驗證了一句話——團結就是力量。
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