第一张黑洞的照片为什么不是银心黑洞,而是M87中心黑洞?

星辰大海路上的种花家


这个问题需要慢慢说,我们将一点一点的说。

能否看到黑洞?

我们都知道黑洞“本体”其实是密度无限大,体积无限小的奇点,因为这个奇点的存在会形成一个黑洞视界,也就是史瓦西半径内我们是无法看到的,因为光会直接被吸入而无法逃出。


(星际穿越中的想象图)

但是如果是史瓦西半径外的光线呢?这时候光线依旧会被弯曲,可能最终依然会掉入黑洞,但如果更远是否有一个临界点让光线刚好弯曲90度,进而能够被我们观测到呢?那么如果是被弯曲270度就意味着我们可以从入射光的角度去看到像,这些光线组合在一起是否就能让我们看到黑洞的外围轮廓?


说到这里此次黑洞照片最基本的原理就是如此了,就是捕捉被黑洞弯曲过的光线来看到黑洞的轮廓,经过计算其实2.67倍史瓦西半径处,从一侧射入的光线能够绕黑洞半圈,最终被我们看到。

所以严格上说这并不能算是黑洞的照片,而是黑洞的事件视界附近的物质的照片。

看到这些反射光有多难

既然知道了方法,那么接下来的任务就是要想办法看到这些反射光。但是这些反射光想要看到并没有那么容易。

首先需要这一颗黑洞距离我们不能太远,因为过于遥远光线会导致损耗严重。其次黑洞质量不能太小,要知道黑洞虽然大,但在宇宙的尺寸下,它的可视角也会变得非常小,这也是不能太远的原因之一,要知道距离我们最近的恒星级黑洞X射线双星A0620-00其视直径只有万分之一个微角秒(10的-10次方角秒)数量级,这样是不可能观测到的。

那么这两个条件就注定我们的目标只能是距离我们最近的超级黑洞,也就是我们常说的星系中心黑洞。而距离我们最近的星系级黑洞就是银河系中心黑洞人马A*(Sgr A*),以及室女座星系团中心星系M87核心的黑洞M87*,分别距离我们26000光年和5500光年。



选定目标后,观测手段也必须有限制。即使是如此大的两个黑洞,要想看到也是不那么容易的,类比下来的话就相当于在地球上看清月球上的一个苹果。如果想要用光学望远镜来观测需要口径达2千米的一个巨型望远镜,这是根本不可能的,而且在前面关于黑洞的回答中我曾说过,可见光波段被星际尘埃遮掩很严重,根本不可能看到。


所以只能去观测波长更长的射电波段,因为它不怕遮挡。所以最后利用了8台全球顶尖的毫米波望远镜来解析黑洞轮廓。(为什么是毫米级因为曾经发现银河系中心黑洞在1毫米多波长处有一个辐射峰值)

最终经过科学家的不断努力,协调在2017年4月对这两个黑洞进行4个观测夜的观测。通过两年的处理最终得到了这来之不易的黑洞照片。

为什么没有银河系中心黑洞Sgr A*的照片?

目前关于这个问题官方还没有给出具体解释,一些天文学家推测可能是因为银河系是富气体、尘埃的旋涡星系会导致成像模糊,而M87则相反。

所以极大可能是银河系中心黑洞的相关数据需要更长时间,具体原因还是要以官方为准,我们期待最新消息。


科学认识论


因为银心黑洞跟我们地球在同一平面上,要看到它真没有那么容易.要看到它我们还受到桓星及小星团的影响.M87黑洞刚好正对地球,要看到它相对容易,只要分辩率足够就行了.


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