史上首張黑洞照片今日9點公布 黑洞事件視界是什麼意思?

2020-11-27 中國IT通訊網

北京時間2019年4月10日晚上9點整,將宣布一項與超大質量黑洞照片有關的重大成果。

包括中國科學院上海天文臺在內的一些國內機構,也參與了此次國際合作。

在經過百年的探索後,人類即將揭開黑洞的神秘「面紗」。

「事件視界望遠鏡」項目官網發布的消息,美國東部時間10日9時(北京時間10日21時),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將同時召開新聞發布會,以英語、漢語、西班牙語、丹麥語和日語發布「事件視界望遠鏡」的第一項重大成果。

全球多國科研人員合作的「事件視界望遠鏡」項目將於10日發布一項「開創性成果」,輿論普遍認為這將是人類有史以來獲得的第一張黑洞照片。

一些重要嘉賓將參加在美國華盛頓全國記者協會舉行的發布會,包括「事件視界望遠鏡」項目主任、美國哈佛-史密森天體物理學中心資深天文學家謝潑德·杜勒曼、項目重要資助方美國國家科學基金會主席弗朗斯·科爾多瓦等。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。」

黑洞是一種質量極大的天體,具有非常強的引力,在它周圍的一定區域內,連光也無法逃逸出去,這個邊界稱為「事件視界」。

「事件視界望遠鏡」項目由全球多個國家和地區的科研人員組成,他們利用分布在世界各地的射電望遠鏡,組成一臺巨大的虛擬望遠鏡,其口徑相當於地球直徑。該項目此前宣布,用這一虛擬望遠鏡「拍照」的重點對象是兩個黑洞,一個是位於銀河系中心的「人馬座A*」,另一個位於代號為M87的超巨橢圓星系中心。

黑洞到底長啥樣呢?

理論上,黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種天體。它具有的超強引力使得光也無法逃脫它的勢力範圍,該勢力範圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界(event horizon)。

宇宙中,根據質量天文學家們將宇宙中的黑洞分成三類:恆星級質量黑洞(幾十倍-上百倍太陽質量)、超大質量黑洞(幾百萬倍太陽質量以上)和中等質量黑洞(介於兩者之間)。

黑洞的名字,乍一聽,黑的洞,那是不是表明沒法看見;如果沒法看見,那怎麼就知道它存在呢?在這次拍照前,天文學家們是通過各種間接的證據來表明黑洞的存在,主要有三類代表性證據。

第一,恆星、氣體的運動透露了黑洞的蹤跡。黑洞有強引力,對周圍的恆星、氣體會產生影響,於是我們可以通過觀測這種影響來確認黑洞的存在。

第二,根據黑洞吸積物質(吃東西)發出的光來判斷黑洞的存在。

第三,通過看到黑洞成長的過程「看」見黑洞。

還有很多類似的證據,無不說明了黑洞真實存在。但這還是間接的,我們想直接「看」到黑洞。

EHT組織將地球多地的望遠鏡組合成一個望遠鏡網絡,這些望遠鏡協同工作,記錄下製作黑洞圖像所必需的信息。

EHT負責人謝潑德·多爾曼(Sheperd Doeleman)說:「首先你得擁有超高的放大倍數,好比你身在紐約,也能夠清楚細數遠在洛杉磯的一個高爾夫球上的凹洞。」

隨後你還要有辦法讓視線穿透瀰漫在銀河系中的氣體以及圍繞在黑洞周邊的高溫氣體。要達到這一目標,需要有一個與地球體積相當的巨型望遠鏡才行。

根據多爾曼的講述,EHT團隊將全球多座天文望遠鏡連接起來,創建了一個「虛擬的地球大小的望遠鏡」。團隊將分散在世界各地的射電望遠鏡同步,使它們同時觀測宇宙中的某個方位,並將所觀測到的無線電波記錄在硬碟中。

黑洞最早的寫生

18世紀,英國地理學家約翰·米歇爾(John Michell)便已經意識到:宇宙中有緻密的天體,可以達到滴「光」不漏的程度——密度大到連光都完全無法逃逸。

1968年,美國天體物理學家約翰·惠勒(John Archibald Wheeler)正式提出,將這樣的天體,稱作「黑洞」,它們自身不發光,吸入所有一切,什麼都逃不出來。

多年來,天文學家也只是基於物理學定律和基本假設,用計算機模擬黑洞的真容。1978年,利用電腦模擬產生的數據,天體物理學家讓-皮埃爾·盧米涅(Jean-Pierre Luminet)用鋼筆和印度墨水繪製了第一幅模擬黑洞圖像。黑白的圖像展現了落入黑洞的扁平物質,它看起來並不平坦,因為黑洞強大的引力,使周圍的光發生彎曲。

40年來,科學家也已看到了黑洞的一些邊緣證據,比如物質落入黑洞時,會因摩擦和引力作用形成一個巨大的高熱吸積盤,就像是抽水馬桶放水時產生的旋渦。

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