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首张黑洞照片面世 关于黑洞你需要知道的27件事

2019-04-11 12:11:24 来源:IT之家 作者:平章 编辑:Noir 浏览:loading

  10、为啥只有“事件视界望远镜”才能拍到黑洞?

  由于星系中心的黑洞被厚厚的星际尘埃和气体阻挡,光学波段的望远镜无能为力,只能采用射电波段。毫米波已经是射电望远镜所用波长的下限,在电磁波谱上已经与红外线接壤。为了能够观测到黑洞视界上的物质行为,事件视界望远镜已经把射电望远镜的分辨率提高到了前所未有的高度,到了10到20个微角秒的程度!这相当于看清4000公里外硬币上的发行日期。也就是说事件视界望远镜的分辨率是哈勃望远镜的数千倍。

  11、“事件视界望远镜”可以给所有黑洞拍照吗?

  “事件视界望远镜”利用的是一种叫“甚长基线干涉测量”(VLBI)的技术。它允许用多个天文望远镜同时观测一个天体,模拟一个大小相当于望远镜之间最大间隔距离的巨型望远镜的观测效果。

  甚长基线干涉观测的分辨率是其它任何望远镜所无法比拟的,最有显示度的观测成果是对超大质量黑洞候选体的观测研究,这是因为黑洞的尺度非常小。目前VLBA观测最成功的有3例,分别为银河系中心、椭圆星系M87和塞弗特星系NGC4258中的超大质量黑洞候选体。

  12、为什么选择银河系中心和M87星系中心的黑洞作为研究对象?

  在银河系内,人类已发现了20多颗恒星质量的黑洞,距离我们最近的3400多光年,但为什么不选择这些相对较近的黑洞进行观测,而非要舍近求远选择26000光年之外的银河系中心的黑洞和5300万光年之外的M87星系中心的黑洞呢?这是因为这些恒星级黑洞的质量太小,直径相对也较小,因此从地球上看去,张角反而不如较远距离的超大质量黑洞大。

  13、中国科学家在黑洞照片拍摄过程中做出了哪些贡献?

  我国科学家长期关注高分辨率黑洞成像研究,在EHT国际合作形成之前就已开展了多方面具有国际显示度的相关工作。在此次EHT合作中,中国科学家在早期共同推动了EHT的合作并参与了EHT望远镜观测时间的申请,同时协助JCMT望远镜开展观测并参与数据处理和结果理论分析等,为EHT黑洞成像做出了积极的贡献。

  14、黑洞这么“贪吃”,它真的能装下这么多东西?

  1974年,物理学家史蒂芬•霍金提出了黑洞的辐射理论,即霍金辐射。根据这个理论,黑洞会通过霍金辐射损失一部分质量和能量。

  虽然霍金辐射会让黑洞“冒汗”,但是消耗的量远远比不上它们贪吃的量,所以也就根本无法减肥。

  事实上,宇宙中的所有物质最后都可能落入到这些贪吃的黑洞的内部,到那时候,宇宙中就真的是漆黑一片了。

  15.黑洞的阴影图像代表了什么?

  黑洞照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构,看上去有点像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“阴影”,明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。

  广义相对论预言,由于黑洞的存在,我们将会看到中心区域存在一个由于黑洞视界而形成的阴影,其周围环绕一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环,由于黑洞的自旋及与观测者视线方向的不同,光环的大小约为4.8-5.2倍史瓦西半径(注:史瓦西半径指没有自旋的黑洞的事件视界半径)。

  16.黑洞研究对科学的发展有啥意义呢?

  科学家说了,对黑洞的研究就是我们要理解这方面自然规律,其中重要的方面就是理解量子力学和引力理论的关系以及黑洞在宇宙演化中的作用。

  这也不是说黑洞比其他现象重要,只是很多人对这个感兴趣,而很多东西我们又还不理解,所以进行研究。至于弄清楚后,能否实现时空旅行等人类美好的愿望,就是应用问题了。

  17.黑洞是如何被看见的?

  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”,由此构成了一架和地球大小相当的望远镜。

  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Sgr A*,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。

  事实上,亚毫米波段和我们非常熟悉的可见光有着天壤之别。这个波段我们是无法直接看到的,所以,利用亚毫米波段给黑洞拍照,其实就是得到黑洞周围辐射的空间分布图。

  对于我们日常接触的光学照片来说,它反映的是光学波段不同颜色或者频率的光子在不同空间位置上的分布情况。明白了这一点以后,我们就很容易理解亚毫米波段“黑洞照相馆”的原理了。

  尽管是在单个频率进行亚毫米波段观测,但因为黑洞周围不同区域的光子所产生的辐射强度不同,我们于是可以得到一个光子强度分布图,然后我们假定不同的强度对应着不同的颜色,就能够得到一幅“伪色图”——图中的颜色很可能是科学家根据个人喜好自行设定的颜色。

  18.黑洞从未被观测到,是如何被证明真的存在的?

  黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

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