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人类史上首张黑洞照片亮相!

人类史上首张黑洞照片亮相!

作者: 伊默观生活 | 来源:发表于2019-04-11 10:42 被阅读0次

北京时间4月10日晚9点,
人类史上第一张黑洞照片揭开了神秘面纱。
我们成为史上第一代“看见”黑洞的人!

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人类首张黑洞照片

这张照片在全球六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿)同步发布。在上海,“事件视界望远镜”项目和中国科学院发布了这一重大成果。

那么问题来了:什么是黑洞?

18世纪,英国地理学家约翰·米歇尔便已经意识到:宇宙中有致密的天体,可以达到滴“光”不漏的程度——密度大到连光都完全无法逃逸。

1968年,美国天体物理学家约翰·惠勒正式提出,将这样的天体,称作“黑洞”,它们自身不发光,吸入所有一切,什么都逃不出来。

听着好像有点恐怖!!

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大量天文观测数据已证实,在浩瀚的宇宙当中,有无数的黑洞神秘地藏身于各星系中。黑洞具有的超强引力使光也无法逃脱其势力范围,该势力范围称作黑洞的半径或是事件视界。黑洞自身不发光,难以直接探测,科学家们便只能采用一些间接方式来探测黑洞。

为了能一睹黑洞真容,2017年4月5日到14日之间,来自全球30多个研究所的科学家们启动了一项雄心勃勃的庞大观测计划。他们将分布于全球不同地区的8个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络,希望利用其捕获黑洞影像。

最终,科学家们成功拍摄到了黑洞的第一幅“照片”。

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本次拍摄的黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。

这张图像的意义非同一般,它提供了黑洞存在的直接“视觉”证据,也验证了百年前爱因斯坦的广义相对论。

到目前为止,通过间接的观测,科学家们在银河系发现和确认了20多个恒星级质量黑洞,但可能有上千万个恒星级黑洞候选体。


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人类有史以来的第一张黑洞照片,从2017年开始拍摄,怎么历时2年才“冲洗”出来?

2017年的4月5日到14日之间,来自全球30多个研究所的科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划,利用一个虚拟望远镜网络,让人类第一次看到黑洞的视界面。这个虚拟的望远镜网络被称为“事件视界望远镜”(EHT)。

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事件视界望远镜由位于四大洲的8台射电望远镜所组成,图中的黄色线条为连接这些望远镜的“基线”。这是一个总口径等效于地球直径的虚拟巨型望远镜,其分辨本领比著名的哈勃空间望远镜还要高出1000倍,达到的分辨率约20微角秒,足以在巴黎的一家路边咖啡馆阅读到身处纽约的报纸。

它们北至西班牙,南至南极,向选定的目标(两年前视界面望远镜选定了两个观测目标,一是银河系中心黑洞SgrA,二是位于星系M87中心的黑洞)撒出一条大网,捞回海量数据,以勾勒出黑洞的模样。

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要想看清楚两个黑洞事件视界的细节,事件视界望远镜的空间分辨率要比哈勃望远镜的分辨率高出1000倍以上。如同观看电视节目必须选对频道一样,对黑洞成像而言,能够在合适的波段进行观测也至关重要。

此前的一系列研究表明,观测黑洞事件视界“阴影”的最佳波段是约为1毫米。因为气体在这个波段的辐射最明亮,而且射电波也可以不被阻挡地从银河系中心传播到地球。留给科学家们的观测窗口期非常短暂,每年只有大约10天时间。对于2017年来说,是在4月5日到4月14日之间。

除了观测时间上的限制,拍摄对天气条件要求也极为苛刻。按照要求,计划选择的8个望远镜所在之处均是位于海拔较高,降雨量极少,全部晴天的概率非常高。此外,要成像成功还必须要求所有望远镜在时间上完全同步。

北京时间2017年4月4日,事件视界望远镜启动拍摄,将视线投向了宇宙。最后的观测结束于美国东部时间4月11日。

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结束了拍照,给黑洞“洗照片”更是耗时漫长

射电望远镜不能直接“看到”黑洞,但它们将收集大量关于黑洞的数据信息,用数据向科学家们描述出黑洞的样子。

在观测结束之后,各个站点收集的数据将被汇集到两个数据中心(分别位于美国麻省Haystack天文台和德国波恩的马普射电所)。在那里,超级计算机通过回放硬盘记录的数据,在补偿无线电波抵达不同望远镜的时间差后将所有数据集成并进行校准分析,从而产生一个关于黑洞高分辨率影像。

此后,经过长达两年的“冲洗”,2019年4月10,人类历史上首张黑洞照片终于问世。

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