史上首張黑洞照片終於公開,它長得…有點羞恥啊

2021-01-18 好機友

它,充滿著神秘感,它又深、又黑、又大,它貪婪地吸住任何進入它的東西,無法逃離...


它,讓無數男人想破腦袋,愁禿頭髮...


它是全世界人們最關心的「洞」。


沒錯!它就是黑洞


黑洞,可以說是這個宇宙中最神秘的天體。但是,和我們印象中的天體不一樣,黑洞是一個根據理論,預言出來的產物。


我們從來沒有真正」看見「過黑洞


1915年,愛因斯坦提出了愛因斯坦場方程,以及以它為核心的廣義相對論。



這套理論預測,恆星在引力坍縮後,會產生一種具有超大質量的天體。


它有著巨大的引力場,周圍的一切物質,包括輻射,甚至是光子,都無法逃逸。



黑洞不會反射任何電磁波,所以,在物理學上,黑洞是無法被直接觀測的。


那你說那些百科全書裡的黑洞照片是什麼?



呵,你們肯定和機哥一樣,看書不仔細,那些酷炫的圖片,都在右下角標著:(藝術家想像圖)


就連《星際穿越》裡面,有物理學家撐腰的「最真實」黑洞,卡岡圖雅,也只是模擬的結果。



不過這些在今天,都已成為歷史。


天文學家組建的超級望遠鏡陣列,事件視界望遠鏡(EHT),剛剛公布了人類歷史上第一張黑洞照片。



在放出玉照之前,機哥覺得,很有必要跟吃瓜的各位科普一下:這張黑洞照片,是怎麼拍出來的。


發車了,走起。


嫌太長不看的,可以直接拖到最下。(機哥小本本已經在記名單了)


經過天文學家數十年的研究,黑洞這個大寶貝,基本已經在假想和間接的觀測中,被剝得一絲不掛:



一個黑洞,以及它周圍的一大片空間,可以分為四個部分:


事件視界:一切物質在黑洞中「有去無回」的臨界點,是真正意義上黑洞的邊界。


奇點:黑洞的中心,承載著黑洞所有的質量,理論上沒有體積。


上面這兩個部分,構成了黑洞的」洞「本身。


然而,非常違反常識的是:


黑洞是亮的。更準確地說,黑洞是被亮光包圍的。


活躍的黑洞,會扯碎、吸入附近的星體和氣雲等星際物質,形成巨大的吸積盤,在磁場的作用下,吸積盤旋轉軸兩端,會產生長達數千光年的粒子射流。



就像機哥之前說的,黑洞本身雖然無法觀測,不過,我們可以通過吸積盤和射流的剪影,證明黑洞就在那裡。


而這回,就像 EHT 名字表示的那樣,它主要的拍攝對象,就是黑洞的事件視界


之前,我們從未在任何天文圖像中,看到過它的存在。


在理論的模擬中,事件視界和它周圍的吸積盤,約莫是這個樣子:



環繞著黑洞的吸積盤,由於巨大的引力,發出的光線被」帶歪了「。我們稱這為引力透鏡:平面的光環,在透鏡的折射下,變成一種扭曲的效果:



今天被 EHT 看個精光的,是M87 星雲中心的超大質量黑洞,距離我們5500萬光年。(並不是M78,沒有奧特曼)


在2017年的一次觀測中,M87星雲射出一道長達5000光年的巨大射流,非常符合超巨形黑洞的特徵。



EHT 看準這個機會,對它進行觀測。然而,出現一個很尷尬的問題:


現在的望遠鏡,解析度都不太夠。



為了解決這個問題,EHT的天文學家大開腦洞,集合世界各地的16座毫米波段的射電望遠鏡,組成一個超大的望遠鏡陣列。


相當於,將半個地球,作為反射電磁波的」大鍋蓋「。



解析度是妥妥的夠了,而且,使用1毫米左右的波長進行觀測,幹擾非常的小,成像質量可以保證。


 EHT 陣列中,每個望遠鏡收集了 5PB 的數據,多到無法使用網際網路傳輸,只能儲存在一大堆硬碟裡。


這些硬碟,加起來有半噸重。


它們只能通過」人肉網絡「,運輸到數據中心的超級計算機,進行整合和分析。



這些前期的採集,在 2017 年就已經完成。隨即,進入」洗照片「的階段。


原本,是要在去年公布黑洞的真面目。不過,由於數據量實在是太大,放了鴿子。直到今天,才…



 OK,為看懂黑洞玉照而準備的前戲,機哥科普完了。


現在,到了爆照的時間。



上面這張圖不是重點,你們準備好了嗎?


3...


2...


1...


黑洞長這樣:



啊?就這樣沒了?畫質,顏色那啥...


是的,這就是人類史上第一張黑洞的照片。


橙黃色的亮區,是黑洞吸積盤物質散發的光子亮環;中間的黑色部分,就是黑洞的本體,事件視界。


對於咱們非專業人士,黑洞的第一張照片,就是一個模糊的」甜甜圈「?


沙雕網友,請進場開始你們的表演:


索倫之眼,腦海中迴響起 Frooooodooooo~:



黑暗之環,鐺鐺鐺,醒醒,敲鐘了:



變下顏色,打上碼,是不是有點...



咳咳,車速有點快,停一停。


不過,對於物理學家和天文愛好者來說,這是值得慶祝的一天。這張照片,的確是歷史性的。


因為,它證明了,愛因斯坦是對的。那些反對廣義相對論的聲音,終於可以消停了。


今天最大的贏家,其實是您,嘿嘿,爽:




那些直接拉到底的,你們虧大了,別解釋,直接點右下角吧。

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