人类首张黑洞照片问世!黑洞知识你知多少?

北京时间4月10日21时整,由全球多国200多名科研人员合作的事件视界望远镜(EHT)将发布一项重大成果——人类首张黑洞照片在全球七城同步发布了!

包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。


人类首张黑洞照片问世!黑洞知识你知多少?


一百多年前,爱因斯坦提出广义相对论,将引力视为时空扭曲的效应。他的方程预言,一个小而重的物体能隐藏在事件视界(event horizon)之内,在视界内,其引力强大到连光都无法逃脱,这个物体就是黑洞。几乎所有的星系中心都存在黑洞,在那里它们可以成长到太阳质量的数百万或者数十亿倍。

1915 年,爱因斯坦在广义相对论中最先预言了「黑洞」,1968 年,美国天文学家惠勒正式提出黑洞「black hole」的名词,虽然之后也出现过一些黑洞的间接影像可以证明它身处星河之中,但没人见过黑洞的真正样貌。100 多年后的今天,人类第一次能够直接确认黑洞的存在。

什么是黑洞的“事件视界”?简单来讲,黑洞的事件视界(Event horizon)就是指围绕黑洞的一个时空边界,任何物质、甚至光线一旦越过这个边界,永远无法返回。但对于进入视界的物体来讲,其实感觉不到事件视界有什么奇异之处。


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天文学家为了观测黑洞视界边缘上的物理过程,动用了分布在全球的8座毫米/亚毫米波射电望远镜,这些望远镜组成了一个虚拟的,口径接近整个地球的望远镜,这座虚拟的望远镜,称为“事件视界望远镜”。

据美国杂志Popular Science报道,这些天文台同步观测的是视界明亮的物质环发出的辐射,这有助于阐明超大质量黑洞本身的轮廓。它们只启动了9天,却成功地收集了大量数据,这些数据花了两年的时间来传输、处理和分析,以便拼接出物体本身的视觉。

当我们谈论一个超过25000光年远的物体时,这是一个相当高的要求,但是EHT有一个分辨率,正如麻省理工学院所说的“计算8000英里外棒球的缝线”。这8架望远镜的光学功率,加起来是哈勃太空望远镜的1000倍。

这次拍摄到的黑洞的“暗影”区域(也就是亮环以内,中心以外的部分),到黑洞中心的距离,已经达到了黑洞半径也就是所谓“事件视界”半径的2.5倍。通过这张照片,能够更加仔细地研究黑洞究竟是怎样“吞噬”物质,在它的旁边又是怎样形成了吸积盘和喷流现象。


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总之,一张写真照,让黑洞从“传说”变成了目之所及的现实。我们这一代人也足够幸运,能够在“家门口”第一时间见证现代科学前沿的重大进展。而在中国科学院上海天文台协调下,国内诸多科学家也实地参与了此次国际合作,成为不可或缺的“中国元素”。

黑洞照片一夜间刷屏,也让我们看到,科学离大众并不遥远。头顶那片灿烂的星空,永远都如此令人震撼和神往。

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