历时100年的等待,人类终于得见黑洞的真容!

在黑洞第一张照片面世的新闻发布会上,有记者这样向研究组的成员提问:终于得到黑洞的第一张照片的时候,你们是什么感受,有没有开Party,有没有激动得热泪盈眶?

“我真的流泪了。”“说实话,有点震惊。我们可能会见到模糊的东西,我们的确见到了。我们可能会看到之前没有预料到的东西……但是没有任何超出意料的东西。”

毕竟,我们已经在心目中,将黑洞描绘了将近100年。

历时100年的等待,人类终于得见黑洞的真容!

首张黑洞照片“冲洗”两年,数据量相当于四万人一生全部自拍

照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞,其质量是太阳的65亿倍,距离地球大约5500万光年。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。

历时100年的等待,人类终于得见黑洞的真容!

电影星际穿越当中的黑洞

人类是怎么证明黑洞是真实存在的?

1915 年,爱因斯坦发表了广义相对论,提出引力可被视为时空扭曲。通过计算引力场方程,可以得出当一个物体的密度足够大时,它就能隐藏在事件视界之内,而在这个事件视界之内,引力强大到连光都无法逃脱,因此从外面看,它就像是一个本身并不发光的「黑洞」,以上也便是黑洞存在的理论基础。

历时100年的等待,人类终于得见黑洞的真容!

致密天体根据质量的分类。

在这次的拍照之前,天文学家们通过各种间接的证据来表明了黑洞的存在,主要有三类代表性证据:

一是恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞有强引力,对周围的恒星、气体会产生影响,科学家可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在;

二是根据黑洞吸积物质(相当于“吃东西”)发出的光来判断黑洞的存在;

三是通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。

此外,还有很多类似的证据,无不说明黑洞真实存在。

看不到,那拍的照是什么?

卢米涅绘出黑洞事件视界的第一幅图像40余年后的今天,人类首次目睹黑洞的“真容”。然而,前面说到,黑洞是看不见的,那我们这次的拍照是在拍什么?

这张照片,其实是黑洞的事件视界(形成黑洞时在其周围形成的一个界面)。

这个界面像一堵无形的墙将内部被高度扭曲的时空和外界时空隔离开,界面以内的物质都无法逃离,即使光也不例外,之后其本身将继续收缩成密度无限大的奇点。而拍到这张黑洞“事件视界”照片的,正是2017年4月启动的EHT项目。EHT通过“甚长基线干涉技术”(VLBI) 和全球多个射电天文台的协作,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜——事件视界望远镜。

历时100年的等待,人类终于得见黑洞的真容!

参与事件视界望远镜项目的望远镜。EHT的“八只眼睛”位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极,这8个射电望远镜有单镜、也有望远镜阵列。它们向选定的目标撒出一条大网,捞回海量数据,勾勒出黑洞的模样。

在观测结束之后,各个站点收集的数据,被汇集到两个数据中心——位于美国麻省的Haystack天文台和德国波恩的马普射电所。在那里,大型计算机集群将会对数据时间进行合并与分析,从而产生一个关于黑洞的图像。这一分析所需的时间少则半年,长则数年。最终我们等了这张照片两年。“黑洞图像,将帮助人们回答喷流是如何产生并影响星系演化的。”天文爱好者庄则以说,事件视界望远镜的观测对于科学研究有着非常重大的意义,“即便是只能够看到几个像素,此次视界面望远镜的观测也将是人类黑洞观测史上的重要一步。”

我们是何其幸运,或许将成为茫茫宇宙中第一批亲眼看到黑洞的碳基生物。


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