歷時100年的等待,人類終於得見黑洞的真容!

在黑洞第一張照片面世的新聞發佈會上,有記者這樣向研究組的成員提問:終於得到黑洞的第一張照片的時候,你們是什麼感受,有沒有開Party,有沒有激動得熱淚盈眶?

“我真的流淚了。”“說實話,有點震驚。我們可能會見到模糊的東西,我們的確見到了。我們可能會看到之前沒有預料到的東西……但是沒有任何超出意料的東西。”

畢竟,我們已經在心目中,將黑洞描繪了將近100年。

歷時100年的等待,人類終於得見黑洞的真容!

首張黑洞照片“沖洗”兩年,數據量相當於四萬人一生全部自拍

照片“主角”是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質量黑洞,其質量是太陽的65億倍,距離地球大約5500萬光年。照片展示了一箇中心為黑色的明亮環狀結構,看上去有點像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“陰影”,明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。

歷時100年的等待,人類終於得見黑洞的真容!

電影星際穿越當中的黑洞

人類是怎麼證明黑洞是真實存在的?

1915 年,愛因斯坦發表了廣義相對論,提出引力可被視為時空扭曲。通過計算引力場方程,可以得出當一個物體的密度足夠大時,它就能隱藏在事件視界之內,而在這個事件視界之內,引力強大到連光都無法逃脫,因此從外面看,它就像是一個本身並不發光的「黑洞」,以上也便是黑洞存在的理論基礎。

歷時100年的等待,人類終於得見黑洞的真容!

緻密天體根據質量的分類。

在這次的拍照之前,天文學家們通過各種間接的證據來表明了黑洞的存在,主要有三類代表性證據:

一是恆星、氣體的運動透露了黑洞的蹤跡。黑洞有強引力,對周圍的恆星、氣體會產生影響,科學家可以通過觀測這種影響來確認黑洞的存在;

二是根據黑洞吸積物質(相當於“吃東西”)發出的光來判斷黑洞的存在;

三是通過看到黑洞成長的過程“看”見黑洞。

此外,還有很多類似的證據,無不說明黑洞真實存在。

看不到,那拍的照是什麼?

盧米涅繪出黑洞事件視界的第一幅圖像40餘年後的今天,人類首次目睹黑洞的“真容”。然而,前面說到,黑洞是看不見的,那我們這次的拍照是在拍什麼?

這張照片,其實是黑洞的事件視界(形成黑洞時在其周圍形成的一個界面)。

這個界面像一堵無形的牆將內部被高度扭曲的時空和外界時空隔離開,界面以內的物質都無法逃離,即使光也不例外,之後其本身將繼續收縮成密度無限大的奇點。而拍到這張黑洞“事件視界”照片的,正是2017年4月啟動的EHT項目。EHT通過“甚長基線干涉技術”(VLBI) 和全球多個射電天文臺的協作,構建一個口徑等同於地球直徑的“虛擬”望遠鏡——事件視界望遠鏡。

歷時100年的等待,人類終於得見黑洞的真容!

參與事件視界望遠鏡項目的望遠鏡。EHT的“八隻眼睛”位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極,這8個射電望遠鏡有單鏡、也有望遠鏡陣列。它們向選定的目標撒出一條大網,撈回海量數據,勾勒出黑洞的模樣。

在觀測結束之後,各個站點收集的數據,被彙集到兩個數據中心——位於美國麻省的Haystack天文臺和德國波恩的馬普射電所。在那裡,大型計算機集群將會對數據時間進行合併與分析,從而產生一個關於黑洞的圖像。這一分析所需的時間少則半年,長則數年。最終我們等了這張照片兩年。“黑洞圖像,將幫助人們回答噴流是如何產生並影響星系演化的。”天文愛好者莊則以說,事件視界望遠鏡的觀測對於科學研究有著非常重大的意義,“即便是隻能夠看到幾個像素,此次視界面望遠鏡的觀測也將是人類黑洞觀測史上的重要一步。”

我們是何其幸運,或許將成為茫茫宇宙中第一批親眼看到黑洞的碳基生物。


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