在等黑洞照片?这些必修课你懂了吗?

2019年04月10日20:07

来源:中国新闻网

  首张黑洞照片即将、即将、即将要和大家见面了。北京时间4月10日21点整,全球多地将联合召开新闻发布会,事件视界望远镜(EHT)宣布一项重大成果,与超大质量黑洞的照片有关。

  你们肯定在想,黑洞究竟是什么样子?拍到的照片意味着什么呢?为什么要给黑洞拍照?别着急,这些问题都即将在4月10日的发布会上向大家揭晓。

  为了让大家能有最大的收获,小新特别为大家奉上黑洞的“吃瓜”科普,大家在“吃瓜”之前,不妨先快速预习一下与这项黑洞研究有关的背景资料。

  早在一百年前,世界著名物理学家爱因斯坦就提出,宇宙中所有物体都有扭曲空间和时间的能力。利用物体间的相互吸引,在重力作用下,时空变形会发生不同程度的变化,宇宙本质上是一个多维时空世界,但目前我们地球上的空间是相对简单的三维空间,如果我们想突破三维空间中的三维世界,当前的方法应该是扭曲黑洞时空并到达另一时空。

  那么,黑洞究竟是什么?

  理论上,黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围,该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界(event horizon)。

  根据质量,天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类:恒星级质量黑洞(几十倍-上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)。

  既然看不见,怎么拍黑洞的照片?

  人类根本看不到黑洞,那又是怎么知道黑洞是真实存在的呢?鉴于黑洞自身不发光,还会“吞噬”光,很难直接探测,科学家们只能采用一些间接方式来探测黑洞——比如观察吸积盘和喷流。

  而在EHT项目启动前,天文学家们是通过各种间接的证据来表明黑洞的存在,主要有三类代表性证据:一是恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹;二是根据黑洞吸积物质(相当于“吃东西”)发出的光来判断黑洞的存在;三是通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。

  这次拍到了哪个黑洞的照片?

  此次“拍照”的重点对象是两个黑洞,一个是位于银河系中心的“人马座A*”,另一个位于代号为M87的超巨椭圆星系中心。之所以选择这两个目标,而不是银河系中更近的恒星级黑洞,是因为它们的视界从地球上看足够大。

  怎么拍出分辨率这么高的照片?

  全球望远镜组成阵列,联合观测,形成一个有效口径等于地球直径的大望远镜。这个虚拟的大望远镜叫做“事件视界望远镜”(EHT),由8台望远镜组成,分别位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极。它们在2017年4月向选定的目标撒出一张大网,捞回海量数据,勾勒出黑洞的模样。

  2017年拍的照片,为什么现在才公布?

  黑洞照片“拍”起来难,“洗”出来也难。虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像,而是给出了许多数据,必须经历复杂的计算机处理过程。其中还有些缺失或模糊的部分,需要科学家们拼图。因此,黑洞照片的“冲洗”用了约两年时间。

  爱因斯坦描述的黑洞是什么样?大众想象中的黑洞是什么样?真的黑洞是什么样?期待答案揭晓的一刻!

编辑:贺心群