嗨,黑洞!


嗨,黑洞!

许多影视作品中对黑洞有着脑洞大开的奇思妙想,例如2015年的著名科幻片《星际穿越》,就将黑洞的形象搬到了银屏上,片中表现的巨型黑洞“卡冈图亚”,是一个光子笼罩的球体,带着一圈环状的吸积盘的样子……

以至于人类在知道黑洞存在的那一刻起,就常常忍不住发问:

黑洞是什么?

黑洞怎么来的?

黑洞为什么能吞噬一切?

黑洞到底长成什么样子?

黑洞的里面究竟有什么?

……

多年过去,科学技术已经有了长足的进步,望远镜的分辨率也成倍提高。然而,而要看清黑洞的事件视界,依然需要比哈勃望远镜的分辨率高出1000 倍以上…

如今,科学家可以利用单个望远镜实现黑洞周围恒星位置的测量,然而,比起恒星,黑洞的尺寸依旧小得难以置信,黑洞,对于今天的我们来说,依然太小了…..

然而,为了看清大黑洞,依旧想出了办法….

一个望远镜的分辨率不够,可以利用多个位于不同地方的望远镜,在同一时间进行联合观测,最后将数据进行相关性分析之后合并!

于是,一场横跨全球30多个国家通力合作,动用全世界8台望远镜,构筑了一个相当于地球直径口径的虚拟望远镜——“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,EHT )启动了!

这8台望远镜在几天里集中观测出的数据,又经过了2年的数据处理和相互验证。

终于,科学家们“拍”出了黑洞的第一张照片。


嗨,黑洞!

北京时间 2019 年 4 月 10 日晚 ,事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT)拍下的第一张黑洞照片在万众瞩目下公布。

这是人类第一张关于黑洞的真实图像!

我们发现,黑洞的中心,确实是光都逃不出来的黑的。

而黑洞的周边,确实聚集了大量明亮的物质的吸积盘... 而在黑洞和吸积盘中间的正是理论上预言存在的事件界面。

这张图,又一次证明了爱因斯坦广义相对论的正确。


关于黑洞的一些概念

奇点:在黑洞的正中央,物质坍缩至密度无穷大,这个区域叫做奇点。所有落入黑洞的物质和能量最终都会来到这里。有观点认为,广义相对论对无限密度的预测表明量子效应理论在这里将不再适用。

事件视界

:事件视界是奇点周围的半径范围,所有能量和物质在这个范围内都无法摆脱黑洞的引力,这里是“有去无回”的分界点。事件视界就是黑洞“黑”的部分。

光子球层:虽然黑洞本身是黑的,但光子会从附近喷流的热等离子体或吸积盘中发射出来。在没有重力的情况下,这些光子会沿直线运动;但事件视界边沿之外的重力也足够强大,足以弯曲光子的运动路径,这样我们就能看到一个明亮的光环,围绕着一个大致呈圆形的黑色“影子”。事件视界望远镜希望同时看到光环和“影子”。

相对论喷流:黑洞吞噬恒星、气体或尘埃的时候会产生由粒子和辐射组成的喷流,以接近光速的速度从黑洞的两极喷出,其长度可以延伸到几千光年之外。全球毫米波甚长基线干涉阵列(GMVA)将会研究这些黑洞喷流喷是如何形成的。

最内层稳定轨道:吸积盘的内层边缘是物质可以安全地绕着黑洞公转而不进入事件视界的最后边界。

吸积盘:一个由过热气体尘埃构成的盘状结构,以极高的速度绕着黑洞旋转。它产生的电磁辐射(X射线、可见光、红外线和无线电波)揭示了黑洞的位置。其中一些物质注定要穿入事件视界,而其他部分则可能被迫产生喷流。


无论如何,

这是人类在直接观测黑洞上成功走出的第一步。

未来,科学家还可以进一步优化望远镜的分辨率和灵敏度,以后还可能会有更清晰的图片。

人类对于黑洞的了解,

从猜想,到间接观测黑洞释放出的X射线,观测黑洞喷出的射流,观测到黑洞碰撞的引力波,直到现在直接观测到黑洞的照片。

这,大概就是我们对宇宙探索的一种体现吧。

如果人类就是宇宙,那我们生命中的黑洞又是什么呢?它们又是怎样吞噬着我们的能量?我们怎么做才能发现他们呢?来【潜能突破】研习营让你找到答案!


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