人類首張黑洞照片面世,中國又發揮了什麼作用?

人類首張黑洞照片面世

據悉,2019年4月10日中部標準時間15:00(北京時間4月10日21點整),全球六地(比利時布魯塞爾、智利聖地亞哥、中國上海和臺北、日本東京和美國華盛頓)將以英語、西班牙語、漢語和日語四種語言,通過協調召開全球新聞發佈會,視界面望遠鏡(EHT)將宣佈一項與超大質量黑洞照片有關的重大成果,人類首張黑洞照片即將在全球六地同步發佈!我們將成為有史以來第一批“看見”黑洞的人類。

迄今發現的最小黑洞,質量為太陽的3.8倍

人類首張黑洞照片面世,中國又發揮了什麼作用?

科學家怎麼知道黑洞在那裡?

儘管“黑洞”(black hole)一詞在1968年才由美國天體物理學家約翰·惠勒提出來,但早在1783年,英國地理學家約翰·米歇爾(John Michell)便已經意識到:一個緻密天體的密度可以大到連光都無法逃逸。這也是普通人在今天對於黑洞的最基本認識:吸入所有一切,連光都逃不出來。

既然想一睹黑洞“芳容”,我們對這個遙遠天體的認識就得再多些。黑洞的幾乎所有質量都集中在最中心的“奇點”處,“奇點”在其周圍形成一個強大的引力場,在一定範圍之內,連光線都無法逃脫。光線不能逃脫的臨界半徑被稱為“視界面”——顧名思義就是視線所能到達的界面。你大概感到好奇:登山家們勇攀高峰的原因是“山就在那裡”,可是,既然天文學家們根本看不到黑洞,他們是怎麼確定“黑洞就在那裡”的呢?

黑洞自身不發光,難以直接探測,大大小小的望遠鏡對於直接觀測遙遠黑洞力不能逮。科學家們便只能夠“曲線救國”,採用一些間接方式來探測黑洞——比如觀察吸積盤和噴流。

在某些時候,恆星量級(從3個太陽質量到100個太陽質量大小)的黑洞會存在於一個恆星周圍,將恆星的氣體撕扯到它自己身邊,產生一個圍繞黑洞旋轉的氣體盤,即吸積盤。

當吸積氣體過多,一部分氣體在掉入黑洞視界面之前,在磁場的作用下被沿轉動方向拋射出去,形成噴流。

吸積盤和噴流兩種現象(見圖二)都因氣體摩擦而產生了明亮的光與大量輻射,所以很容易被科學家探測到,黑洞的藏身之處也就暴露了。

理論很豐滿,現實很骨感。以我們的銀河系為例,根據理論推算,銀河系中應該存在著上千萬個恆星量級的黑洞,可到目前為止,我們只確認了20多個黑洞的存在,此外還有4、50個黑洞候選體。

要最終真正確認一個天體是否為黑洞,我們還需要做出更多測量與計算。要探測一個從幾十萬個太陽質量到幾十億甚至上百億個太陽質量的超大質量黑洞,挑戰就更大了,科學家們為了確認銀河系中心黑洞Sgr A*的存在,著實費了不少力氣。

人類首張黑洞照片面世,中國又發揮了什麼作用?


中國又發揮了重要什麼作用?

在“事件視界望遠鏡”項目中,中國科學院天文大科學研究中心(國家天文臺、紫金山天文臺和上海天文臺)參與了位於美國夏威夷的東亞JCMT望遠鏡對黑洞的觀測,多名中國學者是此次黑洞照片相關論文的作者。

不過,中國天文學界清醒地認識到目前的“參與者”角色。中國科學院國家天文臺副臺長薛隨建指出,這次“算是重在參與”,但為在相關科研領域“機制性參與國際合作組織、逐漸發揮越來越重要的作用,做出了良好的示範”。

毫無疑問,“在中國科學界參與的三十米望遠鏡(TMT)等其他重大國際項目中,那些可預期和不可預期的重大發現將更加激動人心,”薛隨建在接受採訪時說。

太空可能是中國未來能發揮更多作用的地方。法爾克說,今後要拍攝更好的黑洞照片,就需要比地球還大的望遠鏡,這就需要走向太空,“中國在射電干涉測量技術和太空探索方面的能力正快速增長,我期待未來中國能成為這個領域的重要一員”。

回顧與國際同行共同拍出人類首張黑洞照片的經歷,中國科學院上海天文臺研究員路如森說:“作為長期深度參與‘事件視界望遠鏡’國際合作的中國研究人員,我覺得這張黑洞照片是科學共同體的努力結果。科學對人類發展至關重要,人類的科學共同體也是人類命運共同體的重要組成部分。”

不管怎麼樣在宇宙面前我們顯得如此渺小,我還是先關心我現實生活,有還不完的貸款,有訴不完的苦,儘管這樣我也要積極面對未來的生活,希望未來科技能給我們帶來更便捷的生活

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