嗨,黑洞!


嗨,黑洞!

許多影視作品中對黑洞有著腦洞大開的奇思妙想,例如2015年的著名科幻片《星際穿越》,就將黑洞的形象搬到了銀屏上,片中表現的巨型黑洞“卡岡圖亞”,是一個光子籠罩的球體,帶著一圈環狀的吸積盤的樣子……

以至於人類在知道黑洞存在的那一刻起,就常常忍不住發問:

黑洞是什麼?

黑洞怎麼來的?

黑洞為什麼能吞噬一切?

黑洞到底長成什麼樣子?

黑洞的裡面究竟有什麼?

……

多年過去,科學技術已經有了長足的進步,望遠鏡的分辨率也成倍提高。然而,而要看清黑洞的事件視界,依然需要比哈勃望遠鏡的分辨率高出1000 倍以上…

如今,科學家可以利用單個望遠鏡實現黑洞周圍恆星位置的測量,然而,比起恆星,黑洞的尺寸依舊小得難以置信,黑洞,對於今天的我們來說,依然太小了…..

然而,為了看清大黑洞,依舊想出了辦法….

一個望遠鏡的分辨率不夠,可以利用多個位於不同地方的望遠鏡,在同一時間進行聯合觀測,最後將數據進行相關性分析之後合併!

於是,一場橫跨全球30多個國家通力合作,動用全世界8臺望遠鏡,構築了一個相當於地球直徑口徑的虛擬望遠鏡——“事件視界望遠鏡”(Event Horizon Telescope,EHT )啟動了!

這8臺望遠鏡在幾天裡集中觀測出的數據,又經過了2年的數據處理和相互驗證。

終於,科學家們“拍”出了黑洞的第一張照片。


嗨,黑洞!

北京時間 2019 年 4 月 10 日晚 ,事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)拍下的第一張黑洞照片在萬眾矚目下公佈。

這是人類第一張關於黑洞的真實圖像!

我們發現,黑洞的中心,確實是光都逃不出來的黑的。

而黑洞的周邊,確實聚集了大量明亮的物質的吸積盤... 而在黑洞和吸積盤中間的正是理論上預言存在的事件界面。

這張圖,又一次證明了愛因斯坦廣義相對論的正確。


關於黑洞的一些概念

奇點:在黑洞的正中央,物質坍縮至密度無窮大,這個區域叫做奇點。所有落入黑洞的物質和能量最終都會來到這裡。有觀點認為,廣義相對論對無限密度的預測表明量子效應理論在這裡將不再適用。

事件視界

:事件視界是奇點周圍的半徑範圍,所有能量和物質在這個範圍內都無法擺脫黑洞的引力,這裡是“有去無回”的分界點。事件視界就是黑洞“黑”的部分。

光子球層:雖然黑洞本身是黑的,但光子會從附近噴流的熱等離子體或吸積盤中發射出來。在沒有重力的情況下,這些光子會沿直線運動;但事件視界邊沿之外的重力也足夠強大,足以彎曲光子的運動路徑,這樣我們就能看到一個明亮的光環,圍繞著一個大致呈圓形的黑色“影子”。事件視界望遠鏡希望同時看到光環和“影子”。

相對論噴流:黑洞吞噬恆星、氣體或塵埃的時候會產生由粒子和輻射組成的噴流,以接近光速的速度從黑洞的兩極噴出,其長度可以延伸到幾千光年之外。全球毫米波甚長基線干涉陣列(GMVA)將會研究這些黑洞噴流噴是如何形成的。

最內層穩定軌道:吸積盤的內層邊緣是物質可以安全地繞著黑洞公轉而不進入事件視界的最後邊界。

吸積盤:一個由過熱氣體塵埃構成的盤狀結構,以極高的速度繞著黑洞旋轉。它產生的電磁輻射(X射線、可見光、紅外線和無線電波)揭示了黑洞的位置。其中一些物質註定要穿入事件視界,而其他部分則可能被迫產生噴流。


無論如何,

這是人類在直接觀測黑洞上成功走出的第一步。

未來,科學家還可以進一步優化望遠鏡的分辨率和靈敏度,以後還可能會有更清晰的圖片。

人類對於黑洞的瞭解,

從猜想,到間接觀測黑洞釋放出的X射線,觀測黑洞噴出的射流,觀測到黑洞碰撞的引力波,直到現在直接觀測到黑洞的照片。

這,大概就是我們對宇宙探索的一種體現吧。

如果人類就是宇宙,那我們生命中的黑洞又是什麼呢?它們又是怎樣吞噬著我們的能量?我們怎麼做才能發現他們呢?來【潛能突破】研習營讓你找到答案!


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