凝视深渊:黑洞的第一张照片

点击你,请做好充分准备:科学家今年发布了历史上第一张黑洞照片。

插图:位于M87中心的超大质量黑洞估计有太阳质量的几十亿倍。这是人类历史上第一张直接观测黑洞的天文图像,由事件视界望远镜拍摄,于2019年4月10日公布。

这张照片显示了位于M87星系中心的黑洞的阴影,M87星系是处女座星系团中的一个巨大星系,距离我们5500万光年。这个黑洞的质量是太阳的65亿倍。为了找到它,科学家们与世界各地的望远镜合作,组建了事件视界望远镜(EHT)。今年,科学家在新闻发布会上发布了黑洞的照片。

插图:大麦哲伦星云前黑洞(中心)的模拟视图。请注意引力透镜效应,它会产生两个放大率来扭曲星云最高点的视场。银河星盘出现在顶部,扭曲成弧形。

哈佛天文学家、EHT导演谢普·多勒曼告诉吉兹莫多:“这真是一个惊人的成就。”“现在,我们只需要坐下来享受它。对于这一成果,最好的不是下面的问答,而是现实中一个新的研究领域。”

长期以来,黑洞一直是一种理论练习。然而,过去60年的天文观测越来越表明,宇宙中的一些引力场非常强烈,以至于扭曲了时间空,使得光不可能逃逸到不返回的点(称为事件视界,即黑洞的理论边界)。到目前为止,得益于全球合作,这是最接近事件视界本身的照片,也是黑洞存在的直接证据。

说明:远离黑洞的粒子可以任意向任何方向运动,只有光速才是其速度的上限。来源:维基百科

说明:时间空在黑洞附近开始变形。在某些坐标系中,通向黑洞的路径比远离黑洞的路径多。来源:维基百科

说明:在事件视界中,所有路径都是朝向黑洞中心的,没有粒子可以逃逸。来源:维基百科

其实这张照片并不是黑洞的“照片”,照片上的阴影并不代表黑洞的视界。相反,你可以在黑洞事件视界周围稍大的区域看到引力对黑洞周围物质发射的无线电波的影响,即引力扭曲了空本身的形状,使该区域的部分光线发生偏转,产生奇怪的圆形阴影。

然而,不可否认的是,这是一个开创性的观测,也是物理学家用来指导宇宙引力理论(即爱因斯坦的广义相对论)的另一个重要证明。

EHT科学家借助甚长基线干涉仪的原理拍摄了这张照片。实际上,望远镜的分辨率取决于两个主要属性:集光面积的直径和光的波长。一方面,你不能改变光的波长;另一方面,卫星天线的构造尺寸有最大的合理限度。相反,科学家们结合了许多不同望远镜(称为基线)的数据,包括从南极洲到智利、西班牙,然后到美国的八个望远镜,来拍摄这张照片。

插图:事件视觉望远镜(EHT)的参与成员及其分布图(蓝绿线)。资料来源:塔姆博物馆。

今年,事件视觉望远镜(EHT)开始对银河系中心的黑洞和M87星系的黑洞进行成像。这张黑洞照片来自M87星系,阿姆斯特丹大学的天体物理学家Sera Markoff解释说:“M87星系是一个非常有趣的研究对象,因为它是一个活跃的银核的中心,可以产生喷流,而且它的大小相当于整个太阳系。”

插图:M87(处女座A星系,梅西埃87,缩写为M87)于1781年被查尔斯·梅西耶发现,位于距离地球5400万光年的处女座。这张照片显示了M87星系中心附近的喷流和无数星形球状星团。来源:美国航天局

灵长类动物研究所副教授、滑铁卢大学物理学家埃弗里·布罗德里克(Avery Broderick)在新闻发布会上解释说:“我们现在知道,产生这些喷流的是黑洞,而不是其他致密材料。”

布罗德里克说:“科幻小说已经成为科学事实。”

不过请注意,干涉仪还是需要人做一些工作才能拍照。EHT大学的科学家解释说:“我们只捕捉一些数据,这有点像一首只播放一些音符的歌曲。”在一些特殊数据处理程序的帮助下,科学家可以根据获得的数据找出他们在看什么。

黑洞理论是试图求解爱因斯坦关于球形非旋转系统的广义相对论方程的结果。然而,是物理学家大卫·里兹·芬克尔斯坦在1958年确定了Tai 空中的黑洞是什么,也就是光不再返回的点。我们已经有很多黑洞存在的间接证据。比如引力波在一对黑洞发生不可思议的碰撞后,从质量完全转化为能量,每个黑洞的质量是太阳的几十倍。在能量最高的物理实验“大型强子对撞机”中,我们可以看到,从银河系中心喷出的粒子流,远高于碰撞产生的能量。从技术上讲,EHT数据也是间接证据,但与我们目前获得的直接证据几乎相同。

耶鲁大学物理学家prim Vathana Natarajan告诉Gizmodo:“这是一个惊人的成就。黑洞的视界代表了我们知识的极限。”

哈佛-史密森尼大学天体物理中心的物理学家格兰特·特伦布莱在推特上直接告诉吉兹莫多:“哦,我的上帝!其实他们已经看到了影子,有多伟大,怎么估计都不为过。”

你可能想知道射手座A *(银河系中心的黑洞)的照片在哪里。多埃勒曼解释说:“这是一张更难获得的照片。”

说明:Sgr A*(射手座A*,缩写为Sgr A*)最早发现于1974年2月。它是一个非常明亮密集的无线电波源,位于银河系的银心,每11分钟旋转一次,属于射手座A的一部分,距离地球只有26000光年。它可能是最近的超大质量黑洞,因此也被认为是研究黑洞。图为银河系中心,中间是超大质量黑洞Sgr A*。来源:chandra.harvard。

目前,仍有大量的科学工作要做,有几篇论文来自EHT数据。这张照片瞬间证明了爱因斯坦广义相对论中的一些观点。然而,还有更多问题等待我们去探索。随着故事的发展,我们将为您提供最新信息。

Tremblay说:“这张照片标志着一个新时代的开始。”

参考数据

1.维基百科。

2.天文术语。

3.瑞安·曼德尔鲍姆-吉兹莫多-来休息一下。

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排版:零度星系。

参考数据

1.WJ百科全书。

2.天文术语。

3.原文来自:gizmodo . com/这是第一张黑洞照片-1833923659。

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