第一張黑洞照片開啟了天體物理學的新紀元!它到底是怎麼的?

所謂的黑洞照片到底是什麼,它給我們的宇宙開啟了什麼樣的旅程,將會讓我們探索到什麼不一樣的東西?接下來就帶著大家瞭解瞭解。

一個名為“ 地平線望遠鏡 ”的世界範圍內的望遠鏡網絡放大了M87星系中的超大質量怪物,創造了這張有史以來第一張黑洞照片。“我們已經看到了我們認為不可見的東西。我們已經看到並拍攝了一張黑洞照片,“位於馬薩諸塞州劍橋市哈佛 - 史密森天體物理學中心的EHT主任和天體物理學家謝弗德‧杜勒曼於4月10日在華盛頓特區舉行的七場新聞發佈會上發表了一篇文章。結果也發表在天體物理學雜誌上的六篇論文中。

第一張黑洞照片開啟了天體物理學的新紀元!它到底是怎麼的?

美國國家科學基金會主任法國科爾多瓦在華盛頓哥倫比亞特區舉行的新聞發佈會上說:“我們一直在研究黑洞,有時很容易忘記我們沒有人真正看過黑洞。” 她說,看到一個“是一項艱鉅的任務”。那是因為眾所周知,黑洞很難看到。它們的引力是如此極端,以至於沒有任何東西,甚至是光線,都無法從黑洞的邊緣逃逸,這被稱為事件視界。但是一些黑洞,特別是居住在星系中心的超大型黑洞,通過貪婪地吸收明亮的氣體和其他物質盤而脫穎而出。EHT圖像顯示M87黑洞在其吸積盤上的陰影。作為一個模糊的,不對稱的環,它首次揭開了宇宙中最神秘的物體之一的黑暗深淵。

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根據愛因斯坦的廣義相對論,該圖像與黑洞應該是什麼樣子的預期一致,後者預測了時空如何被黑洞的極端質量扭曲。這張照片是“支持黑洞存在的另一個有力證據。當然,這有助於驗證廣義相對論,“佛羅里達大學蓋恩斯維爾分校的物理學家克利福德威爾說,他不在EHT團隊。“能夠真正看到這個陰影並發現它是一個巨大的第一步。”早期的研究通過觀察黑洞附近的恆星運動,“黑洞環境可能是廣義相對論破裂的地方,”EHT團隊成員伊斯坦布爾說,他是圖森亞利桑那大學的天體物理學家。因此,在極端條件下測試廣義相對論可能會揭示出與愛因斯坦預測的偏差。

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她說,僅僅因為第一張圖片支持廣義相對論“並不意味著廣義相對論完全沒有問題”。許多物理學家認為廣義相對論不會成為引力的最後一個詞,因為它與另一種基本物理理論 - 量子力學不相容,量子力學在非常小的尺度上描述了物理學。該圖像還提供了黑洞大小和重量的新測量。阿姆斯特丹大學理論天體物理學家塞拉馬科夫在華盛頓哥倫比亞特區舉行的新聞發佈會上說:“我們通過直接觀察陰影來確定我們的質量,這有助於解決長期存在的爭議。” 使用不同技術進行的估計數量為太陽質量的35億至72.2億倍。但新的EHT測量顯示其質量約為65億太陽質量。

該團隊還確定了龐然大物的規模,直徑達380億公里,並且黑洞順時針旋轉。“即使按超大質量黑洞標準,M87也是怪物。EHT將目光投向了M87的黑洞和射手座A ,這是銀河系中心的超大質量黑洞。但事實證明,對M87的怪物進行成像更容易。在處女座中,黑洞距離地球5500萬光年,大約是射手A的2000倍。但它的質量也是銀河系巨人的1000倍,相當於大約400萬個太陽。額外的重量幾乎平衡了M87的距離。“天空中的大小非常相似,”EHT團隊成員伊斯坦布爾說。

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由於它的引力作用,圍繞M87黑洞旋轉的氣體移動並且亮度的變化比它們在銀河系周圍的變化更慢。“在一次觀察中,它不會靜止不動,而M87則會,”圖爾森亞利桑那大學的天體物理學家伊斯坦布爾說。“只是基於這個'黑洞是否靜止不動併為我擺姿勢?' 從觀點來看,我們知道M87會合作更多。“

經過更多的數據分析,該團隊希望解決一些關於黑洞的長期謎團,例如M87的龐然大物如何將數千光年的帶電粒子噴射到太空中。哈佛大學的天體物理學家艾維·勞埃伯表示,第一張圖片就像是在美國獨立戰爭中開始的“環球拍攝”。“這非常重要; 它讓人們可以看到未來可能會發生什麼,但它並沒有向我們提供什麼,由於黑洞的出現變化如此之快,團隊不得不開發新的技術來分析數據。“我們很高興能夠在射手A *上工作,”亞利桑那大學圖森市天體物理學家丹尼爾·馬龍在華盛頓哥倫比亞特區新聞發佈會上說。“我們很快就會這樣做。我們不承諾任何事情,但我們希望很快就能實現這一目標。研究這些不同的環境可以揭示黑洞表現的更多細節。“銀河系是與M87完全不同的星系。”模擬從黑洞獲取下一次看M87和銀河巨頭將不得不等待。

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科學家們在2017年組成了地平線望遠鏡的所有八個地點獲得了幸運的好天氣。然後2018年的惡劣天氣以及取消2019年觀測運行的技術困難阻礙了該團隊。好消息是,到2020年,將會有更多的觀測站與之合作。在格陵蘭望遠鏡在2018年加入聯盟,和基特峰國家天文臺亞利桑那州圖森外,和北方擴展的毫米波天線陣 (NOEMA)在法國阿爾卑斯山將在2020年加入EHT。增加更多望遠鏡可以讓團隊擴展圖像,更好地捕捉從黑洞噴出的噴流。研究人員還計劃使用頻率稍高的光進行觀察,這可以進一步銳化圖像。甚至更大的計劃即將出現:“世界統治對我們來說還不夠;我們也想去太空。

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黑洞照片,雖然其細節至今被嚴格保密,但是科學家和媒體已經大致知曉了其內容。對於天文學家來說,這張照片的科普意義可能大於其本身,因為黑洞已經是被數學模型所證實的天體,科學家不需要一張照片來確認黑洞的真實存在,但是即使這樣,人類首張黑洞照片的發佈,至少也表明科學家對於黑洞的研究方向是正確的,按此路徑,人類關於宇宙之謎的研究,有望獲得新的突破。

而人類對於未解之謎的好奇心,難道不正是推動科學不斷進步的動力嗎?這就是黑洞的樣子,這些額外的眼睛可能正是將黑洞帶入更大焦點所需要的,也正是需要用我們去做的。


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