我們所處的宇宙是由各種天體來組成的,天體的類型包括恆星、行星、衛星、彗星、小行星、矮行星、星雲、黑洞、流星體、星際物質等等。在所有的天體中「黑洞」是最為神秘的,黑洞最早是由愛因斯坦在廣義相對論中提出來的宇宙中存在的一類天體,近100年來,人類在宇宙中不斷的探索黑洞,各項證據不斷證明了黑洞的存在。
人類第一張黑洞照片
但是,人類從未真正「看」到過黑洞的樣子,因為黑洞是一個中心密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小、熱量無限大的天體。黑洞是某些恆星演化到生命末期的產物,那些恆星核心超過3.2倍太陽質量的恆星,將會演化為黑洞,所以黑洞可以理解為大質量恆星塌縮後的產物,由於黑洞的強大引力,它會不斷吞噬周圍的一切,包括光線也無法逃脫。
恆星生命演化周期
雖然,黑洞如此難以觀測,但是人類從來沒有停下探索黑洞的腳步,直到2019年4月10日21點,人類終於公布了第一張黑洞照片,我們這一代人有幸成為地球上首批觀看到黑洞的人類,這是具有劃時代意義的事件,必將推動人類對於宇宙認識的進一步發展。此次人類公布的這個黑洞,位於橢圓星系M87的中心位置,其質量大約是太陽質量的65億倍,距離地球大約5500萬光年。
黑洞
M87星系位於室女座,是一個巨大的橢圓星系,其直徑大約為50萬光年,大約是銀河系直徑的5倍,M87星系的中央區域集中了大約近13億顆恆星。M87星系的中心區域集中了如此多的恆星,預示著可能有一個質量巨大的黑洞,由於距離過於遙遠,使用地球上的任意單一望遠鏡都是無法完成對黑洞的觀測任務的。
射電望遠鏡下的M87星系核心區域
所以,為了觀測這個黑洞科學家們動用了遍布世界的8座毫米、亞毫米波射電望遠鏡,組成了一個名為「事件視界望遠鏡」系統,建成EHT。為什麼叫「事件視界」這麼一個奇怪的名字呢?這主要來源於黑洞的一個概念,事件視界是指黑洞中時空的曲隔界線,任何物質包括光只要進入黑洞的事件視界,就不可能再出來。正是如此,黑洞實際上是無法被觀測的,此次觀測也是通過對黑洞事件視界以外的光線進行成像,從而刻畫出了黑洞的影響及範圍。
M87星系的核心
參與此次觀測的8座射電望遠鏡分別位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極洲,這些射電望遠鏡組成了一個巨大的「虛擬射電望遠鏡」,其直徑幾乎和地球的直徑相當,極大的增強了探測能力。從2017年4月5日起,這8座射電望遠鏡同時對M87星系中心的黑洞進行了持續數天的聯合觀測,並取得了海量的觀測數據,這些數據的分析整理花費了超過兩年的時間,最終才得到了我們如今看到的這張黑洞照片。
電影《星際穿越》中的黑洞
此次黑洞照片的發布,其實是印證了人類對於黑洞的想像,在此之前,人類雖然沒有看到過黑洞影響,但是我們已經無數次的想像了黑洞的樣子,其中有一些和發布的黑洞照片很接近。比如在2014年上映的美國科幻電影《星際穿越》中,就有一個超大質量的黑洞「卡岡圖亞「,給我們帶來了極大的震撼,沒有看過該影片的朋友可以去看一下。
《星際穿越》