人類歷史上第一張黑洞照片來了!愛因斯坦說對了!

2021-01-13 網易

  北京時刻2019年4月10日,人類首張黑洞相片發布!

  北京時刻4月10日21時

  人類首張黑洞相片發布↓↓↓

  

  

  我國青年報客戶端聯合中科院上海天文臺現場直播畫面

  看到相片

  網友:怎樣看不清???

  

  人類史上首張黑洞相片面世

  北京時刻4月10日,「事情視界望遠鏡」(EHT)項目在美國華盛頓、我國上海和臺北、智利聖地牙哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京一起舉行的新聞發布會上,以英語、漢語、西班牙語、丹麥語和日語發布「事情視界望遠鏡」的榜首項重大成果——人類有史以來取得的榜首張黑洞相片。

  

  此前預期黑洞會構成一個相似暗影的黑暗區域,這正是愛因斯坦廣義相對論所預言的。

  不少網友激動地標明:有生之年系列!

  

  

  

  

  相片衝刷費時兩年

  2017年4月,事情視界望遠鏡(EHT)項目啟動,這是一個由全球200多位科研人員一起達到的重大國際合作方案。

  EHT經過「甚長基線幹涉技能」(VLBI) 和全球多個射電天文臺的協作,構建一個口徑等同於地球直徑的「虛擬」望遠鏡——事情視界望遠鏡。

  EHT的「八隻眼睛」坐落美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極,這8個射電望遠鏡有單鏡、也有望遠鏡陣列。它們向選定的方針撒出一條大網,撈回海量數據,勾勒出黑洞的容貌。

  據介紹,黑洞相片的「衝刷」用了約兩年時刻。

  值得一提的是,包括我國科學院上海天文臺在內的一些國內組織也參與了此次國際合作。

  為什麼相片看不清?

  今天白日,就有不少媒體標明:黑洞的相片或許看不清!

  

  據科普我國解釋,首先,黑洞本身是不發光的,咱們看到的發光實際都來自於事情視界外面的物質,並不來自於黑洞本身,但黑洞的存在會在相片上留下「暗影」。其次,因為黑洞強引力導致的相對論效應,如光線彎曲、引力紅移等,會導致黑洞周圍物質發光的不對稱和扭曲。

  此外,事情視界外面的「環境」並不完全潔淨,塵土、氣體、磁場、噴流等要素都會對事情視界外物質的發光產生影響。

  並且,事情視界望遠鏡的分辯率究竟還是有限的,圖像的丈量和重構進程也很雜亂!

  彌補閱覽

  黑洞是什麼?

  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情視界(event horizon)。

  世界中,依據質量天文學家們將世界中的黑洞分成三類: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)。

  

  細密天體依據質量的分類,圖片來源:NASA

  為什麼要研討黑洞?

  黑洞就在世界中,等著咱們去研討。羅列幾個有意思的理由:

  榜首,在咱們居住的銀河系中心就有一個超大質量黑洞,它的質量大約400多萬倍太陽質量。

  第二,我們或許會問,這顆超大質量黑洞會影響咱們的日子嗎?

  第三,銀河系中除了這個超大質量黑洞外,還有許多恆星級黑洞,它們和咱們有關係嗎?

  第四,黑洞和它地點的星系之間究竟有什麼關係,這是咱們非常關懷的範疇。黑洞本身有一堆秘密,讓人入神。

  真的有黑洞嗎?

  黑洞的名字,乍一聽,黑的洞,那是不是標明無法看見;如果無法看見,那怎樣就知道它存在呢?

  在這次攝影前,天文學家們是經過各種間接的依據來標明黑洞的存在,主要有三類代表性依據。

  榜首,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,所以咱們可以經過觀測這種影響來確認黑洞的存在。

  第二,依據黑洞吸積物質(吃東西)發出的光來判斷黑洞的存在。

  第三,經過看到黑洞成長的進程「看」見黑洞。

  還有許多相似的依據,無不說明晰黑洞真實存在。

  但這還是間接的,咱們想直接「看」到黑洞。

  為什麼要給黑洞攝影?

  對黑洞暗影的成像將能提供黑洞存在的直接「視覺」依據。

  黑洞是具有強引力的,因而給黑洞攝影,最重要的目的是在強引力場的極點環境下驗證愛因斯坦的廣義相對論,並一起細緻研討黑洞周圍的物質吸積和噴流的構成及傳播。

  

  給黑洞攝影,是要拍一張怎樣的相片呢?

  廣義相對論預言,因為黑洞的存在,咱們將會看到中心區域存在一個因為黑洞視界而構成的暗影(shadow),其周圍環繞一個由吸積或噴流輻射造成的如新月狀的光環,因為黑洞的自旋及與觀測者視線方向的不同,光環的巨細約為4.8-5.2倍史瓦西半徑(註:史瓦西半徑指沒有自旋的黑洞的事情視界半徑)。

  

  什麼樣的黑洞適宜攝影?

  黑洞暗影和周圍環繞的新月般光環是非常非常小的。在攝影設備能力有限的情況下,要想拍攝到黑洞的相片,毫無疑問,咱們期望找到一個看起來角直徑滿足大的黑洞作為目標。

  因為黑洞事情視界的巨細與其質量成正比,這也就意味著質量越大,其事情視界越大,因而近鄰的超大質量黑洞是完美的黑洞成像候選體。坐落人馬座方向的銀河系中心黑洞SgrA* 和近鄰射電星系M87的中心黑洞M87* 是兩個目前已知最優的候選體。

  銀河系中心黑洞的史瓦西半徑約為10微角秒,其黑洞暗影的角直徑巨細相應為47-50微角秒,這相當於一個蘋果在月球上的角直徑巨細(月球的角直徑是30角分)。M87中心的超大質量黑洞(M87*)的黑洞暗影看起來要比銀心的黑洞暗影略小,約為37-40微角秒。

  

  什麼樣的望遠鏡可以對黑洞成像?

  要對黑洞成像,必須要確保望遠鏡滿足靈敏,能分辯的細節滿足小,從而能確保看得到和看得清。滿足這些條件,最好的東西莫過於1967年呈現的甚長基線幹涉丈量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)技能(值得一提的是,該VLBI技能也成功應用於我國嫦娥探月工程的探測器的測定位)。假定在1毫米波長觀測,一個長度為1萬千米的基線能取得約21微角秒的分辯本領。

  但我們可千萬別以為,只需VLBI陣列的分辯率滿足高,就一定能成功給黑洞攝影。因為,情況沒那麼簡略。如同觀看電視節目必須選對頻道一樣,對黑洞成像而言,可以在適宜的波段進行VLBI觀測至關重要。觀測黑洞視界的最佳波段在1毫米鄰近。

  期待EHT項目帶來

  更多巨大的成就!

  黑洞真容和你想的一樣嗎?

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