知乎牆 | 「地球一樣大的」事件視界望遠鏡是什麼?

2021-02-25 北京日報出版社

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

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  • 科普:「事件視界」和「事件視界望遠鏡」
    新華社北京4月10日電(記者郭爽)在黑洞周圍,光線不能逃脫的臨界範圍被稱為黑洞的半徑或「事件視界」。對這個特殊區域,人類動用口徑相當於地球直徑的「虛擬望遠鏡」,探尋黑洞留下的種種「蛛絲馬跡」。根據著名理論物理學家霍金的理論,黑洞「事件視界」並非「有去無來」的單行車道。儘管物體一旦被吸入黑洞就會永遠消失,但如果經過數十億年的時間,黑洞可能會「滲出」一些被吸入物質的蛛絲馬跡。由於黑洞非常遙遠且半徑很小,以往設施沒有足夠的解析度來直接觀測黑洞,而是用觀察周圍恆星運動、吸積盤和噴流乃至引力波等間接方法來進行探測。
  • 事件視界望遠鏡
    目前,事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)將對銀河系中心的黑洞,即人馬座A*的視界進行高解析度觀測,從而驗證廣義相對論對強引力場是否適用。2017年4月,事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope, EHT)對銀河系中心的黑洞,即人馬座A*的視界進行了高解析度觀測(相關數據的分析還需要1年左右時間),從而驗證廣義相對論對強引力場是否適用。顧名思義,EHT是看事件視界的望遠鏡,然而,很多人並不真正了解黑洞和它的視界。視界訛傳成了在未來、現在和過去中穿越的大門。事實上,訛傳來自好萊塢,視界並非是魔界。
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    這就是我們本周要問天文學家伊森的問題,迪特想知道,他問道:我不太能理解為什麼說事件視界望遠鏡是「一個」望遠鏡(它的口徑宛如地球大小)。當你把事件視界望遠鏡看作是「一個」射電望遠鏡的時候,我就可以知道由於入射信號的波長和地球的直徑,它的角解析度很高。我也知道時間同步很關鍵。
  • 拍下黑洞的「事件視界望遠鏡」究竟是什麼?一顆旋轉的迪斯科球
    「事件視界望遠鏡」中的南極望遠鏡。從地球上看,人馬座A*大概與月球上的一個橘子一樣大,由於衍射現象,我們能看到的最小物體是有限制的,想看到的東西越小,需要的望遠鏡就越大,如果想看到人馬座A*,我們需要的望遠鏡要和地球一樣大。
  • 什麼是事件視界望遠鏡?
    什麼是事件視界望遠鏡?不久前,天文學界發表了人類歷史上第一張黑洞照片。這張照片是數百名科學家經過十多年努力的研究成果,因此引起了全球的關注。那麼,讓我們一起研究下公布的首張黑洞照片是怎麼拍的呢?什麼是事件視界望遠鏡?北京時間4月10日下午21:00,天文學家舉行了一次全球新聞發布會,宣布他們首次直接拍攝了黑洞的照片。
  • 科普:「事件視界」和「事件視界望遠鏡」——探尋黑洞的蛛絲馬跡
    新華社北京4月10日電(記者郭爽)在黑洞周圍,光線不能逃脫的臨界範圍被稱為黑洞的半徑或「事件視界」。對這個特殊區域,人類動用口徑相當於地球直徑的「虛擬望遠鏡」,探尋黑洞留下的種種「蛛絲馬跡」。根據著名理論物理學家霍金的理論,黑洞「事件視界」並非「有去無來」的單行車道。儘管物體一旦被吸入黑洞就會永遠消失,但如果經過數十億年的時間,黑洞可能會「滲出」一些被吸入物質的蛛絲馬跡。由於黑洞非常遙遠且半徑很小,以往設施沒有足夠的解析度來直接觀測黑洞,而是用觀察周圍恆星運動、吸積盤和噴流乃至引力波等間接方法來進行探測。
  • 什麼是黑洞事件視界,那裡發生了什麼?
    模擬的電子在旋轉黑洞事件視界附近的行為事件視界望遠鏡項目發布了其黑洞成像計劃的第一批結果,但究竟什麼是事件視界呢?黑洞的事件視界與物質的逃逸速度有關,逃逸速度就是一個物體脫離黑洞的引力所需要達到的速度。物質越越近黑洞,逃離黑洞引力所需要的速度就越大。
  • 黑洞照片的背後英雄 事件視界望遠鏡
    雖然被稱為「望遠鏡」, 但事件視界望遠鏡(EHT,Event Horizon Telescope)其實是2016年天文學家們發起的一項國際觀測項目, 由全球分布的8個射電望遠鏡組成觀測陣列。這些望遠鏡從南到北橫跨7000千米左右,從東到西跨越的距離也差不多,就是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,這些望遠鏡通過甚長基線幹涉測量技術(VLBI) 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」。
  • 事件視界望遠鏡獲取到的黑洞是長什麼樣的?有什麼意義?
    黑洞視界外到底什麼樣明天就會揭曉了,事件視界望遠鏡的組建代表人類觀測水平的又一次提升,不僅可以用來觀測黑洞,還可以觀測很多難以觀測天體事件。事件視界望遠鏡不是傳統意義上的望遠鏡或者望遠鏡矩陣,由於單個超大口徑望遠鏡建造難度大,而射電信號擁有可組合起來的特點,科學家就利用近幾十年建設在世界各地的射電望遠鏡,將獲得的信號組合起來,經過去除背景雜質信號等方式,將獲得的信號放大,可以得到比單一望遠鏡更強的信號。
  • 黑洞照片怎麼拍的 黑洞照片具體拍攝手法 事件視界望遠鏡是什麼
    由於黑洞事件視界的大小與其質量成正比,這也意味著黑洞的質量越大,事件視界就越大,也越適合成像。因此,距離我們近的超大質量黑洞是完美的黑洞成像候選體。用這一虛擬望遠鏡「拍照」的兩個目前已知最優的候選體,一個是銀河系中心黑洞Sgr A* ,一個是近鄰射電星系M87的中心黑洞M87*。此前,距離地球2.6萬光年的Sgr A*從未被直接看到過,但其附近的恆星會受到它的影響,因此科學家認為,它真實存在。
  • 人類試拍黑洞照片需使用「事件視界望遠鏡」
    網絡配圖人類試拍黑洞照片,需使用「事件視界望遠鏡」。4月5日開始,一個國際合作的天文項目「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope,EHT)開始對兩個特殊的天體進行觀測:距離地球25000 光年,位於銀河系核心人馬座A,以及距離地球5300 萬光年的M87 室女座星雲。觀測的目標不是常規的天體,而是兩個疑似的超大質量黑洞。「事件視界望遠鏡」的觀測將讓人類第一次看到黑洞的真實樣子。
  • 人類史上首張黑洞照片今晚發布,「事件視界望遠鏡」是什麼?
    多國科研人員合作的「事件視界望遠鏡」項目將於10日發布一項「開創性成果」,輿論普遍認為這將是人類有史以來獲得的第一張黑洞照片。目前,這張直接由望遠鏡拍到的黑洞照片已進入最後的「衝洗」階段,距離問世已進入倒計時。
  • 事件視界望遠鏡即將拍攝墜入黑洞的物質!
    項目負責人在美國物理學會4月會議上說,事件視界望遠鏡(EHT)很快就會製作出第一部關於這種熱氣體在陰影周圍混亂旋轉的影像。EHT不是一個單一的望遠鏡,相反,它是一個由世界各地射電望遠鏡組成的網絡,它們一起對無線電波進行精確定時的記錄,這些記錄可以組合起來,使不同的望遠鏡成為一個整體。
  • 「事件視界望遠鏡」拍下人類史上首張黑洞照片
    黑洞是一種體積極小、質量極大的天體,具有非常強的引力,在它周圍的一定區域內,連光也無法逃逸出去,「事件視界望遠鏡」實際上嘗試觀測的是黑洞的「事件視界」。看到這張照片你會想到什麼呢?亦或這個電暖扇?雖然照片看上去有點像,蜂窩煤、電暖扇、甜甜圈.
  • 事件視界望遠鏡獲得新資金拍攝黑洞的第一部電影
    為此,研究小組將需要在項目中使用更多的儀器,而視界望遠鏡剛剛獲得資金,可以開始實現這一目標。這筆1 270萬美元的贈款來自國家科學基金會,該基金會是黑洞圖像項目的長期資金來源。「壯觀的……結果超出了我們最瘋狂的預期,我對我們作為團隊所取得的成就深感自豪,」Shep Doeleman,事件視界望遠鏡的創始人,哈佛-史密森天體物理中心的天文學家,在一份聲明中說。"
  • 史無前例的壯舉:由事件視界望遠鏡拍攝的首張黑洞照片就要出來了
    你們很多人可能都已經知道,4月10號,我們將看到一張來自於事件視界望遠鏡(EHT)的所謂的「黑洞的第一張照片」。我不是觀測天體的物理學家,所以我的問題是:他們是如何拍攝這張無線電圖像的,它是否與質量更好的舊式射電望遠鏡一樣,還是這張照片背後是否含有新技術?
  • 百度今日Doodle:事件視界望遠鏡公布第一張「黑洞」影像
    電影《星際穿越》中的黑洞顯示出事件視界(來源:鳳凰科技)因此,從理論上講,給「黑洞」本體拍照,基本上是不可能實現的。但是,科學家可以拍攝到「黑洞」外圍的混沌狀態,就是「黑洞」的事件視界。描述本次黑洞半徑測量區域與事件視界之間的位置關係圖(來源:SCI中華自然科學網) 為此,世界各地的天文望遠鏡聯合組成了超長基線幹涉,模擬出口徑相當於地球直徑的大型射電望遠鏡,
  • 擁有地球直徑大小的視界望遠鏡是如何工作的?
    艾倫望遠鏡陣列有可能檢測到來自Proxima b的強無線電信號,或具有足夠強無線電傳輸的任何其他星系統。它已經成功地與其他射電望遠鏡一起在極長的基線上協同工作,以解決黑洞的事件視界:可以說是它的最高成就。如果你想以比以往更高的解析度和更高的解析度觀察宇宙,那麼每個人都同意的一種策略是理想的:建造儘可能大的望遠鏡。
  • 科維理研究所參與的「事件視界望遠鏡」合作組獲2020年基礎物理學...
    2019/09/08 信息來源: 科維理天文與天體物理研究所 編輯:麥洛 | 9月5日,科學突破獎基金會宣布,「事件視界望遠鏡
  • 黑洞攝影的未來——事件視界望遠鏡接下來要做什麼
    事件視界望遠鏡是由八套地面射電望遠鏡組成的幾乎橫跨地球直徑的陣列,通過緊密的國際合作成功獲取到M87星系中心的超大質量黑洞及其陰影的圖像。另外別忘了,EHT還觀測了我們銀河系中心的超大質量黑洞,這個被稱為人馬座A *的天體有430萬個太陽質量,離地球約26000光年。因為它隱藏在更濃密的塵埃與氣體背後,並且在觀測期間的短時間尺度上比M87黑洞變化更大,因此更難以成像。