今天,人類歷史上首張黑洞照片公布!
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據了解,首張黑洞照片在中國上海和中國臺北、比利時布魯塞爾、智利聖地牙哥、日本東京和美國華盛頓全球六地同時對外發布,這是人類首次通過圖像直觀的看到黑洞。
黑洞是一種被極度壓縮的宇宙天體,在一個很小的區域內包含著令人難以置信的質量。這種天體的存在以極端的方式影響著周圍的環境,讓時空彎曲,並將周圍的氣體吸進來。在此過程中,氣體的引力能轉化成熱能,因此氣體的溫度變得很高,會發出強烈的輻射。
黑洞具有的超強引力,光也無法逃脫它的勢力範圍,這個勢力範圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界。
連光都逃不出黑洞,那我們要如何觀測黑洞呢?其實該項目觀測的比起黑洞本身,確切說是黑洞的輪廓與邊緣。科學家解釋稱,黑洞一旦形成,就會有一個被稱為「事件視界」的介面,就像一堵無形的牆把內部扭曲的時空與外界時空相隔開,即使光也不能穿透。而這個介面,就為黑洞拍攝「肖像」提供了依據。
項目的「照相鏡頭」對準了兩個黑洞:位於銀河系中心黑洞人馬座 A*,以及位於星系M87中的黑洞。其中較小的人馬座 A*質量就相當於400萬個太陽。然而由於它距離太遠(2.5萬光年),它巨大的視界面在我們看來大概只有針尖那麼小。觀測難度就像我們站在地球上去觀看一隻放在月球表面的橙子。而M87黑洞的質量更大,達到了60億個太陽的質量,不過它距離地球就更遠了。
給黑洞拍照這個項目早在2017年就已成立,名為「事件視界望遠鏡項目」(Event Horizon Telescope,簡稱EHT)。旨在通過聯合全球多地的8組天文望遠鏡,構建一個口徑等同於地球直徑的「虛擬」望遠鏡,從而收集海量數據,並勾勒出黑洞的模樣。EHT的「八個鏡頭」位於美國、墨西哥、智利、南極等地,而「衝洗」這張照片就花費了兩年的時間。
EHT 把地球上的望遠鏡「組合」起來形成一個口徑如地球大小的「虛擬」望遠鏡,所達到的靈敏度和分辨本領都是前所未有的。百年之前,愛因斯坦廣義相對論得到了首次試驗驗證。如今,作為多年國際合作的結果,EHT為科學家們提供了研究宇宙中最極端天體的新方法。
EHT 科學委員會主席、來自荷蘭拉德堡德大學的Heino Falcke解釋稱:「如此一來,黑洞就像沉浸在一片類似發光氣體的明亮區域內,我們期望著黑洞會形成一個類似陰影的黑暗區域。這正是愛因斯坦廣義相對論所預言的,可我們以前從未見過。這個暗影的形成,源於光線的引力彎曲和黑洞視界對光子的捕獲。暗影揭示了黑洞這類迷人天體的很多本質,也使得我們能夠測量 M87 黑洞的巨大質量。
對於黑洞具體是什麼樣子?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,比如,黑洞有強引力,對周圍的恆星、氣體會產生影響,我們可以通過觀測這種影響來確認黑洞的存在。根據黑洞吸積物質吃東西發出的光來判斷黑洞的存在。近年來技術的發展,為黑洞的成像帶來了可能。
中科院上海天文臺臺長沈志強:「基於甚長基線幹涉測量技,它把分布在全球各個地方的望遠鏡組合起來,形成等效於地球萬公裡長的望遠鏡,使它具備了觀測遙遠天體非常高的分辨本領。最近十年,全球科學家在技術上的進步,方法上的創新,使得我們終於有機會在今年宣布得到了它的圖像。」
黑洞成像除了提供黑洞存在的直接「視覺」證據外,最重要的目的是在強引力場的極端環境下驗證愛因斯坦廣義相對論,同時細緻研究黑洞周圍的物質吸積和噴流的形成及傳播。
中科院上海天文臺臺長沈志強:「最直接的結論就是愛因斯坦是對的,他的廣義相對論還是經受住了考驗,這是一個非常強的從觀測角度來證明,看到這個圖像不僅僅是證明了廣義相對論,等於就在黑洞的邊上,廣義相對論還是完美的,沒有任何問題。包括我們對黑洞的理解,一個黑洞有三個量來測量它,一個是質量,一個它是不是旋轉的,我們這個黑洞現在是旋轉的,還有就是有沒有電荷。它只有三個量,加上廣義相對論,理論的預言跟我們現在觀測到結果是非常一致的。」
中國之聲綜合自中青網、看看新聞
央廣記者:朱敏、傅聞捷、韓曉餘
新媒體:張喬雪、李政民(見習)