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今晚9点整!我们将看见黑洞的真容!

(2019-04-10 18:07:08)
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杂谈

现代快报讯(记者 阿里亚 胡玉梅)黑洞到底长什么样?4月10日21时,首张“黑洞”的照片将公布,一直“活在传说中”的黑洞终于要露真容。“可能就是纯黑色照片吧”“ 会不会像电影《星际穿越》中的超级黑洞那样?”……消息一出引发众多人的关注,有不少网友好奇并不发光的黑洞如何被拍下?紫台天文专家表示,黑洞不黑,反而因太亮才被发现,黑洞照片的面世对于科学研究和科普工作都有着至关重要的作用。

今晚9点整!我们将看见黑洞的真容!

银河系中心黑洞的模拟照片

人类史上首张黑洞照片将问世

这也许是2019年科学界目前最重大的事件了。

4月10日21:00,“事件视界望远镜”(EHT)将在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京同时召开新闻发布会,展示“事件视界望远镜”的第一项重大成果:拍摄第一幅黑洞照片。

据了解,这张照片的拍摄难度很大,整个过程持续了两年之久。

为什么科学家们要大费周章给黑洞拍照?

中科院紫金山天文台研究员刘四明说,科学界给黑洞拍照的念头,至少已经存在30年了。“爱因斯坦在相对论中就曾经预言过黑洞的存在。尽管科学界已经普遍达成共识,但对公众而言,还是有不少质疑的声音。”他表示,通过拍摄的方式能够真正确认黑洞的存在,拍张照“有图有真相”肯定最有说服力。

今晚9点整!我们将看见黑洞的真容!

ETH望远镜全球阵列分布

据介绍,该望远镜的“八只眼睛”位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极,这8个射电望远镜构建起一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜,向被选中的黑洞撒出一张网,捞回海量数据,为我们勾勒出黑洞的模样。我们将看到的黑洞“真容”,就是这“八只眼睛”齐心协力的结果。

黑洞不黑,反而因太亮才被发现

黑洞的名字,乍一听,就是黑的洞,那是不是表明没法看见?如果没法看见,科学家是怎么知道它的方位的?

“其实,黑洞不黑,它被科学家发现,就是因为它实在太亮了。”刘四明说,“黑洞”的概念最早是1916年由德国天文学家卡尔•史瓦西通过计算得出的。他发现,如果将大量物质集中于空间一点,周围会产生奇异的现象,即在这个空间点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。

他告诉现代快报记者,“黑洞”一词是美国物理学家惠勒最早提出的,简单来说,黑洞就是引力大到连光都不能逃出的天体。在这次拍照前,科学家们就通过各种间接的证据表明了这种“不可思议的天体”确实存在。

“不过黑洞的亮光并不是自己发出的,这些光亮来自被黑洞的引力所吸引的热气体。”刘四明说,黑洞有很强的引力,它在“吃掉”周围的恒星时,会将恒星的气体撕扯到身边,形成一个旋转的吸积盘。黑洞有时候也会“打嗝”,一部分吸积气体会沿转动方向被抛射出去,形成喷流。“吸积盘和喷流都会因气体摩擦而产生明亮的光线以及大量的辐射,这就是我们在各种黑洞的模拟图片中见到的一圈圈的光亮。” 他说。

今晚9点整!我们将看见黑洞的真容!

黑洞低分辨率射电照片

太空中几乎所有的星系都有一个很大的黑洞

本次被“拍照”的重点对象是两个黑洞。其中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。

那,太空中到底有几个黑洞呢?“太空中的黑洞远不止这两个”刘四明解释说,几乎所有的星系都有一个非常大的黑洞。黑洞到底有多大呢?他说,“小号”的黑洞质量大约是太阳的几百万倍,而“大个头”的黑洞,质量能达到太阳的几十亿倍。“比如,这两个被“拍照”的黑洞一个约为400万个太阳质量;另一个位于一个射电星系,约为40亿个太阳质量。”

这两个“幸运儿”有什么特别之处吗? 刘四明说科学家选定“模特”的标准,不是看天体质量的大小,而是根据天体在天空中的张角来决定。而之所以选这两个黑洞作为观测目标,是因为它们的事件视界在地球上看起来是最大的,其他的要么很小,要么很远,要么又远又小,观测难度更大。

今晚9点整!我们将看见黑洞的真容!

恒星级黑洞系统示意图(图片摘自中科院)

黑洞照片的问世将引导新发现

黑洞的照片究竟怎么来的?以哪种形式呈现?二维?三维?这又意味着什么?

刘四明本人也参与过该项目的前期工作。他告诉现代快报记者,该照片的背后是一个超大规模的团队,来自全世界各地的200多位科学家共同参与其中。“可以说是世界上少见的规模了,项目涉及到方方面面,具体操作,数据的处理,想象空间和能力等”。

一般照片都是在暗房里冲洗出来的,那黑洞的照片呢?“来自8个观测点的天文望远镜将观测到信息反馈回来,根据分析推测,以及大量的数据处理,科学家会选择一个平衡点,挑选出与推测中最接近的一个,得到黑洞的成像。”刘四明说,此次的“拍摄”是科学家们的一次实景“描绘”。

但刘四明认为,由于这些数据来自8个观测点,因此照片在“精细程度”上是需要打个问号的。未来,伴随着科学技术的更加成熟,或许能够为黑洞拍出“清晰度”更高的照片。

“此前,黑洞的形象非常抽象。此次实体影像将让黑洞成为具体的形象,对科学研究有巨大帮助。它将呈现更多人们过去不了解的信息,指引科学家去做出新的发现。”刘四明表示,逐步解锁对黑洞的认知,将有助于我们理解星系的形成和演化,银河也许不再那么神秘陌生了。

人掉进黑洞,真有可能到达另一个宇宙吗?

既然黑洞被证实存在,它的“证件照”也被冲洗出来了,那么接近黑洞,进入黑洞又会发生什么呢?

今晚9点整!我们将看见黑洞的真容!

电影《星际穿越》中的黑洞(图片来源:电影《星际穿越》)

科幻大片《星际穿越》中就有这样“脑洞大开”的情节:男主角进入黑洞后又活着全身而退。如果有人真的掉进了黑洞,过程和看到的景象是《星际穿越》中所演的这样吗?刘四明表示,这种假象在理论上有一定的可能性,但在天文观测上还没有发现足够的证据。

“进入黑洞之后会发生什么还没法知道。在黑洞的最中心,也许是平行宇宙的另外一个入口。”他说科学家们对此也没有定论。这意味着,《星际穿越》的脑洞,大家还可以继续开下去。

(除标注外,其他图片由受访者提供)

 

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