第一張黑洞的照片為什麼不是銀心黑洞,而是M87中心黑洞?

星辰大海路上的種花家


這個問題需要慢慢說,我們將一點一點的說。

能否看到黑洞?

我們都知道黑洞“本體”其實是密度無限大,體積無限小的奇點,因為這個奇點的存在會形成一個黑洞視界,也就是史瓦西半徑內我們是無法看到的,因為光會直接被吸入而無法逃出。


(星際穿越中的想象圖)

但是如果是史瓦西半徑外的光線呢?這時候光線依舊會被彎曲,可能最終依然會掉入黑洞,但如果更遠是否有一個臨界點讓光線剛好彎曲90度,進而能夠被我們觀測到呢?那麼如果是被彎曲270度就意味著我們可以從入射光的角度去看到像,這些光線組合在一起是否就能讓我們看到黑洞的外圍輪廓?


說到這裡此次黑洞照片最基本的原理就是如此了,就是捕捉被黑洞彎曲過的光線來看到黑洞的輪廓,經過計算其實2.67倍史瓦西半徑處,從一側射入的光線能夠繞黑洞半圈,最終被我們看到。

所以嚴格上說這並不能算是黑洞的照片,而是黑洞的事件視界附近的物質的照片。

看到這些反射光有多難

既然知道了方法,那麼接下來的任務就是要想辦法看到這些反射光。但是這些反射光想要看到並沒有那麼容易。

首先需要這一顆黑洞距離我們不能太遠,因為過於遙遠光線會導致損耗嚴重。其次黑洞質量不能太小,要知道黑洞雖然大,但在宇宙的尺寸下,它的可視角也會變得非常小,這也是不能太遠的原因之一,要知道距離我們最近的恆星級黑洞X射線雙星A0620-00其視直徑只有萬分之一個微角秒(10的-10次方角秒)數量級,這樣是不可能觀測到的。

那麼這兩個條件就註定我們的目標只能是距離我們最近的超級黑洞,也就是我們常說的星系中心黑洞。而距離我們最近的星系級黑洞就是銀河系中心黑洞人馬A*(Sgr A*),以及室女座星系團中心星系M87核心的黑洞M87*,分別距離我們26000光年和5500光年。



選定目標後,觀測手段也必須有限制。即使是如此大的兩個黑洞,要想看到也是不那麼容易的,類比下來的話就相當於在地球上看清月球上的一個蘋果。如果想要用光學望遠鏡來觀測需要口徑達2千米的一個巨型望遠鏡,這是根本不可能的,而且在前面關於黑洞的回答中我曾說過,可見光波段被星際塵埃遮掩很嚴重,根本不可能看到。


所以只能去觀測波長更長的射電波段,因為它不怕遮擋。所以最後利用了8臺全球頂尖的毫米波望遠鏡來解析黑洞輪廓。(為什麼是毫米級因為曾經發現銀河系中心黑洞在1毫米多波長處有一個輻射峰值)

最終經過科學家的不斷努力,協調在2017年4月對這兩個黑洞進行4個觀測夜的觀測。通過兩年的處理最終得到了這來之不易的黑洞照片。

為什麼沒有銀河系中心黑洞Sgr A*的照片?

目前關於這個問題官方還沒有給出具體解釋,一些天文學家推測可能是因為銀河系是富氣體、塵埃的旋渦星系會導致成像模糊,而M87則相反。

所以極大可能是銀河系中心黑洞的相關數據需要更長時間,具體原因還是要以官方為準,我們期待最新消息。


科學認識論


因為銀心黑洞跟我們地球在同一平面上,要看到它真沒有那麼容易.要看到它我們還受到桓星及小星團的影響.M87黑洞剛好正對地球,要看到它相對容易,只要分辯率足夠就行了.


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