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黑洞黑洞又吸又吐!人类史上首张黑洞喷流“全景照”

发布时间: 2023-4-28 15:50| 查看: 3331| 评论: 3|来自: 英国那些事儿

这两天,全世界的媒体争相转载着一张来自中国的照片:

漆黑的背景下,一团巨大的亮斑,周围环绕着一团火焰般的物体…

这个看起来像发光水母一样的物体,其实是M87星系中心大黑洞,它完整呈现了黑洞的阴影和它发出的强大喷流。


这,是人类有史以来的第一张黑洞“全景”照!


或许一些朋友还有印象,2019年,我们曾讲过M87星系中心大黑洞的照片,那是科学家用望远镜拍到的史上第一张关于黑洞的真实图像。


当时,中外媒体都戏称:

这张划时代的图片,让我们了解到黑洞中心“原来长得像甜甜圈”!

而今天,我们得到的黑洞“全景”图片,正是继“甜甜圈”照后,对黑洞形象的进一步补完。

这张“全景照”,比第一张黑洞照动用了多一倍的观测资源,后期工作更是耗费了整整五年…


这张照片的由来,依然要从拍摄M87中心黑洞的初衷说起。


首先,什么是黑洞呢?通俗的解释就是:

如果大量物质密集集中到一点,会变成一个“可怕”的天体,这个天体宛如一个深渊巨口,拥有无比强大的引力,在引力的中心范围,连光都逃脱不了。

早在1916年,爱因斯坦就在广义相对论里预言了黑洞的存在。

之后的多名科学家也都在数学方程里推导出了它的存在,但因为当时的科技有限,人们无法看到黑洞长什么模样。

只能通过数学模型,推测出它的大致形象:

一个光子笼罩的球体,带着一圈环状的吸积盘的样子……

2017年,包括中国在内的世界六大天文研究团队,决定合作拍摄M87星系中心黑洞的照片。


拍摄M87中心的黑洞,为啥需要这么多国家呢?


因为M87中心黑洞距离地球5300万光年,这个距离过于遥远,且黑洞的范围尺寸也太小,地球上没有任何一台单个望远镜的分辨率能高到看清它的全貌。


于是乎,科学家们绞尽脑汁,想出了一个巧妙的办法:

一个望远镜分辨率不够,就利用地球上多个不同地方的望远镜,在同一时间进行联合观测,最后将数据进行相关分析后合并!

就这样,六大团队联合了全球30多个国家一起合作,动用了8台望远镜,构筑了一个相当于地球直径那么大口径的虚拟望远镜——“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,EHT),之后启动观测。


8台望远镜在特定的几天内集中观测,又经过了几年的后期处理和验证。

最终在两年后的2019年,出炉了史上第一张黑洞照片——M87星系中心黑洞照!

也就是媒体口中那张知名的“甜甜圈”。

有了黑洞首照合作的成功先例,几大团队决定更进一步,再来一次大的行动。

2018年,由中国科学院上海天文台的团队牵头,各国团队决定再次调动全球更多的望远镜,拍摄更大范围的黑洞的“全景照”。

这个“全景照”不仅包括黑洞中心的“甜甜圈”的部分,还包括从黑洞中心延伸出来的,疯狂旋转射出的一股巨大的“喷流”!

我们前面讲过,黑洞有强大无比的吸力,在一定范围内连光线也无法逃脱。

但是黑洞还有另一个特征,那就是中心会射出接近光速的粒子束。

通过哈勃望远镜拍到的照片,我们可以清晰地看到M87星系中心黑洞射出的巨大喷流。


而这一次拍摄,各国团队一口气动用了16台望远镜,不仅数量是上一次的两倍,还加入了智利的“巨无霸”望远镜,阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)。

有了更多的望远镜和更强大的设备,可观测的范围也比之前大了许多。

最终,在2018年4月14日至15日这两天,16台望远镜先后启动,完成了这项庞大的全球观测工程。


初期拍摄获得的数据就令各国科学家们异常惊喜。

之后便是漫长的后期工作,为了得到这张黑洞全景照,各大团队分析,验证和合并数据,又忙活了整整五年。


不久前,这个由中国科学院上海天文台领衔的庞大项目终于完结。


珍贵的照片终于出炉!


首先是升级版的黑洞中心照片,因为进一步的精确观测,“甜甜圈”照片得到了精修,人们可以看到黑洞中心更高清的照片。


2019年的M87黑洞中心照

2023年M87黑洞中心照

之后发布的便是黑洞的全景照片,中心部位的阴影和巨大喷流,都全部呈现了出来。

科学家们还用了一幅图,顺次描绘了黑洞所在位置逐步放大后呈现的画面。

从A到F,篮箭头所指部分逐图放大,“甜甜圈”是图中的F,全景图是D。

从动图直观看是这个样子…

而本次观测的成果也写成了论文,发表在了《自然》杂志上。

这个项目的多名学者都表示,类似的合作观测没有中止,他们还将继续推进更广的工程,实施更宏大的观测计划。


数个团队,几十个国家,上百位学者,16台望远镜,全人类研究结构精诚团结,历时五年拍到了黑洞的全景照。


事实证明,多合作,少对抗,团结起来的人类,永远能创造前所未有的科学奇迹~

标签: 科学
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最新评论

引用 cnhy 2023-4-29 00:07
就像我们在地球上拍一张月球照,然后说月球背面就是这么大的。哈哈哈
引用 cnhy 2023-4-29 00:03
既然连光都无法逃逸,那就无法真正拍到黑洞,我们拍到的只是围绕着黑洞还未被吞噬的那部分物质。
引用 渣渣 2023-4-28 16:47
根据老爱的理论,黑洞应该是个光球状,而不应该是黑乎乎的。
我们利用任何手段看到黑洞,都不可能是黑洞的剖面图。
黑洞有个叫做事件临界点的东西,翻译得这么古怪。其实叫传统的名词结界就好啦。
结界之内,所有的物质包括光也会被锁定在其内。而结界之外会有光贴边切过。当无数的光线因为强大的引力吸引而切着黑洞的结界时,(觉得应该叫黑空更恰当),就会形成老子《道德经》里所讲的辐条现象,而且还是三维的,所以黑洞应是一个光球。而且越是中间越亮。

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