這兩天,大家都被「人類首張黑洞照片」刷屏了吧。
這張照片呈現出的是一個橙色的光環,環內的中心和環外的區域都是黑色。
有驚嘆不已的,有表示有點失望的,有機智的網友各種惡搞的——
還有從不會缺席蹭熱點的營銷高手「小杜」——
各界反應不一,熱鬧非凡。
黑洞模擬圖
大家從各種科普影視作品看了多年的黑洞,終於能一睹真容,確實值得全人類狂歡。
1915年,愛因斯坦在廣義相對論中最先預言了黑洞的存在。
在他的推論中,黑洞是一種質量巨大、引力極強的天體,可以吸收周圍一切外來物質和輻射,連人類已知傳播速度最快的光都無法逃脫。理論上,黑洞無法被觀察,但黑洞的陰影——「事件視界(event horizon)」卻可以。
這是因為物質與輻射經過黑洞時,會坍縮入黑洞內部密度趨於無限的「奇點」(singularity),受引力影響,這些彌散物質會在黑洞周圍形成一個「吸積盤」,它們的明亮襯託會給黑洞留下一個圓形的暗影,而處於明暗之間的時空區隔界線便是「事件視界」。
這張在全球多地同步公布的「大片」,證實了神秘天體黑洞的存在,也使得愛因斯坦的百年猜想終得檢驗。
科學家稱這張黑洞來自於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。
由全球200多位科學家共同合作的事件視界望遠鏡也稱EHT項目,事件視界望遠鏡並不是一個傳統觀念的觀測平臺,而是由8個分布於全球不同地區的射電望遠鏡陣列組成的。
這8處觀測臺多數都是單一望遠鏡,比如夏威夷的JCMT和南極望遠鏡。
但也有望遠鏡陣列,比如ALMA望遠鏡是由70多個小望遠鏡構成。
對黑洞的觀測將宏大而細緻,可以較好的得出黑洞的具體樣貌。
有文章指出,這些望遠鏡從南到北橫跨7000公裡左右,從東到西跨越的距離也差不多。
就是說,如果將它們彼此連線串聯起來,它們組成的面積將和地球的視直徑差不多。
這些望遠鏡通過同時觀測某個黑洞,基本上可以看作以地球的視面積範圍上觀察。
因此,事件視界望遠鏡(EHT)也被稱為「地球一樣大的望遠鏡」。
回顧人類最近三百多年的歷史,全球科學家們對黑洞的探索從未停止。
早在1784年,英國物理學家約翰·米歇爾就從理論上預言過這種神秘天體。
他設想,有可能存在一種引力強到連光也無法從其周圍逃逸的天體,他稱之為「暗星」。
不過,由於「暗星」不可見,要想在空間中找到這樣一個天體,對當時的科學家來說幾乎是天方夜譚。
這也使得在此後很長一段時間裡,「暗星」的問題逐漸被擱置。
直到1915年,愛因斯坦廣義相對論提出之後,黑洞研究迎來轉機。
愛因斯坦將引力視為時空扭曲,他在方程中預言,一個足夠小而重的物體,能隱藏在事件視界之內,而在這視界內,引力強大到連光都無法逃逸。
基於此,1916年德國天文學家史瓦西求出了愛因斯坦方程的第一個精確解。
他發現,任何具有質量的物體都存在一個臨界半徑——後被稱作「史瓦西半徑」。
當一個恆星發生塌縮,收縮至史瓦西半徑後,這個恆星將在自身引力作用下最終變成黑洞。
20世紀以來,越來越多的天文學家開始認真思考這種「太空監獄」存在的可能性。
1962年,紐西蘭物理學家羅伊·克爾解決了旋轉黑洞(即克爾黑洞)的引力場和時空問題。
其後,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」。
而英國物理學家霍金等人關於黑洞的研究,尤其是霍金關於黑洞熵和黑洞霍金輻射的研究,啟發人們思考黑洞的內部。
2019年4月10日,全球六地共同公布了人類首張黑洞照片,成為黑洞存在的直接「視覺」證據,數百年來人類關於黑洞的探索,終於得到影像印證。
這一刻值得銘記,未來,浩渺星空中,人類有關黑洞的浪漫探索,還將繼續。
消息來源:中國教育報、央廣網等