第一張照片之謎,黑洞為什麼能被EHT望遠鏡「看到」?

2021-01-12 齊魯壹點

視界面望遠鏡為黑洞拍下的史上第一張「照片」即將公布了!

暗物質粒子,可能已經被發現了!

今天,科幻迷和天文愛好者都在奔走相告,這是人類移民外星球夢想捅破的又一張窗戶紙。

今年的4月5日到14日之間,來自全球30多個研究所的科學家們展開了一項雄心勃勃的龐大觀測計劃,利用分布於全球不同地區的8個射電望遠鏡陣列組成一個虛擬望遠鏡網絡。

人類或將第一次看到黑洞的視界面。

這個虛擬的望遠鏡網絡被稱為「視界面望遠鏡」(Event Horizon Telescope, EHT)。

其虛擬的有效口徑尺寸將達到地球直徑大小。

想像一下,如果生活在原始大陸,我們從來不知道有海,而今天,我們突然發現了大洋。

更讓我們驚訝的是這個星球3/4都是被大洋所覆蓋,但是我們卻對大洋裡有什麼毫無頭緒,也不知道大洋能做什麼,這就是我們現在面對暗物質、黑洞的感受。

但早在1783年,英國地理學家約翰·米歇爾(John Michell)便已經意識到:一個緻密天體的密度可以大到連光都無法逃逸。這也是普通人在今天對於黑洞的最基本認識:吸入所有一切,連光都逃不出來。

黑洞是根據現代廣義相對論而推測出的宇宙空間內存在的一種天體。

1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中於空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面——「視界」一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫。

這種「不可思議的天體」被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為「黑洞」。

「黑洞」(black hole)的叫法,從1968年開始。

但人類卻無法進行驗證。

因為黑洞之黑,光都無法逃逸,更何況人類的眼睛?

然而,直到2015年,人類終於第一次聽到了兩個黑洞相互繞轉合併所產生的引力波之聲。表面曲張的太空,讓人類興奮起來。

今天,天文科學家們,終於找到了親眼目睹黑洞真容的科學方法了。

「黑洞是時空曲率大到光都無法從其視界逃脫的天體」。

而光與電磁波被稱為同一的,所以,電磁波也逃脫不出。

黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它對其他事物的影響。

既然天文學家們根本看不到黑洞,他們是怎麼確定「黑洞就在那裡」呢?

黑洞自身不發光,難以直接探測,大大小小的望遠鏡對於直接觀測遙遠黑洞力不能逮。

科學家們便只能夠「曲線救國」,採用一些間接方式來探測黑洞——比如觀察吸積盤和噴流。

在某些時候,恆星量級(從3個太陽質量到100個太陽質量大小)的黑洞會存在於一個恆星周圍,將恆星的氣體撕扯到它自己身邊,產生一個圍繞黑洞旋轉的氣體盤,即吸積盤。

當吸積氣體過多,一部分氣體在掉入黑洞視界面之前,在磁場的作用下被沿轉動方向拋射出去,形成噴流。

吸積盤和噴流兩種現象都因氣體摩擦而產生了明亮的光與大量輻射。

如此以來,黑洞的位置也就很容易被科學家探測到,黑洞的藏身之處也就暴露了。

第一張黑洞的照片,也就不難被人類「看到」了!

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