人類試拍黑洞照片長啥樣?

人類終于想要拍攝黑洞的第一張“照片”，這是一項(xiàng)令人興奮和具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。由世界不同地區(qū)的八架射電望遠(yuǎn)鏡組成的“事件視覺望遠(yuǎn)鏡”于4月5日開放。這個(gè)直徑相當(dāng)于地球的虛擬望遠(yuǎn)鏡將在未來10天內(nèi)嘗試觀察銀河系中心的超級(jí)黑洞“射手座A *”。

美國國家科學(xué)基金會(huì)是其中一些望遠(yuǎn)鏡的資助者。同一天，該基金會(huì)主席弗朗斯科爾多瓦在一份聲明中說，事件視覺望遠(yuǎn)鏡將試圖在銀河系中心拍攝黑洞的第一張“照片”，這是一項(xiàng)“令人興奮和具有挑戰(zhàn)性的工作”，并將有助于驗(yàn)證一些基礎(chǔ)物理理論。

黑洞是一種體積小、質(zhì)量大的天體，具有很強(qiáng)的引力。在它周圍的某個(gè)區(qū)域，連光都逃不掉。這個(gè)區(qū)域被稱為“事件視界”。事件視界望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上試圖觀察黑洞事件視界。

射手座A *距離地球26000光年。根據(jù)科學(xué)家的說法，給射手座A *拍照，大致相當(dāng)于給月球表面的一個(gè)葡萄柚拍照，所以需要使用地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡。此外，事件視覺望遠(yuǎn)鏡還將觀察附近星系M87的中心黑洞。

拍攝黑洞的照片并不容易。天文學(xué)家需要幾個(gè)月的時(shí)間來整理和分析這10天獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)黑洞的第一張“照片”將于2018年發(fā)布。

黑洞的照片是怎么出來的?

通過多年的觀察，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大量的氣體和塵埃活躍在銀河系的中心區(qū)域，銀河系以高速繞著黑洞運(yùn)行，被加熱到數(shù)十億度，在不同的波段發(fā)射出大量的輻射。雖然從可見光到X射線的輻射被星際塵埃阻擋，但是無線波段還是可以看到的!

然而，單個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡，即使是世界上最大的中國眼，直徑也只有500米。與地球一樣大的眼睛相比，就像螢火蟲和太陽一樣，它可以讓凱撒大帝陷入無盡的絕望。

然而，雖然我們的眼睛沒有地球大，但我們有超越我們星球甚至我們的太陽系——整個(gè)銀河系的非凡認(rèn)知?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，如果將分布在世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡連接起來，利用該算法形成一個(gè)孔徑相當(dāng)于地球直徑的虛擬望遠(yuǎn)鏡，可以協(xié)調(diào)每個(gè)獨(dú)立望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀測(cè)同一目標(biāo)的數(shù)據(jù)，其分辨率可以提高到觀測(cè)黑洞事件視界尺度結(jié)構(gòu)的程度。

這個(gè)名為“EHT事件視界望遠(yuǎn)鏡”的項(xiàng)目于2012年在美國亞利桑那州，啟動(dòng)，有來自12個(gè)國家的30多所大學(xué)、天文臺(tái)、政府和研究機(jī)構(gòu)參與。2017年4月，在銀河系射手座A*和M87星系中心進(jìn)行了為期10天的全球在線觀測(cè)。動(dòng)員的射電望遠(yuǎn)鏡包括南極角智利， 南極望遠(yuǎn)鏡的阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)，以及美國， 歐洲等地，形成了一個(gè)直徑超過12000公里的巨大虛擬望遠(yuǎn)鏡。

由于數(shù)據(jù)龐大，無法通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，觀測(cè)完成后，所有數(shù)據(jù)通過硬盤空運(yùn)到位于馬薩諸塞， 美國的州麻省理工大學(xué)海斯塔克天文臺(tái)。以及波恩， 德國，的馬克斯普朗克射電天文學(xué)研究所，來自南極的數(shù)據(jù)甚至直到那年10月的冬天之后才交付。

看到第一個(gè)黑洞有多難?

雖然銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽的400萬倍，但它的直徑只有4400萬公里，也就是說，它的地平線不到水星軌道的一半。

也許你會(huì)說，有這么大嗎?還真不小!問題是銀河系中心距離我們26000光年。根據(jù)科學(xué)家的說法，看到這個(gè)黑洞，就相當(dāng)于從地球上看到了月球上的一個(gè)檸檬!

除非我們的眼睛和地球一樣大，否則什么都不能說!

即使你的眼睛真的和地球一樣大，你也看不見它們，因?yàn)樵阢y河系中心的黑洞和我們的地球之間有一個(gè)巨大的塵埃環(huán)，它擋住了我們的視線。否則，當(dāng)我們晚上仰望星空時(shí)，黑洞射手座A*會(huì)亮很多。

似乎沒有出路，人類活該被浩瀚的宇宙無視，卑微地生活在塵封的地球上?但是，我們是高度智慧的存在，我們?cè)谔魬?zhàn)宇宙的規(guī)律。沒有什么我們不能做的。

成功拍攝黑洞的照片有什么意義?

首先，拍攝黑洞的照片使我們能夠了解黑洞的更多細(xì)節(jié)，并幫助天文學(xué)家了解噴流和吸積盤的形成機(jī)制，這是由北京師范大學(xué)物理學(xué)副教授張宏寶，介紹的。其次，黑洞是位于銀河系中心的一個(gè)巨大的黑洞，它被認(rèn)為與整個(gè)星系的演化密切相關(guān)。觀察到的黑洞圖像有望揭示兩者之間的關(guān)系和機(jī)制。

此外，廣義相對(duì)論在黑洞附近的影響非常明顯。100多年前，愛因斯坦提出了廣義相對(duì)論，把時(shí)間和空間結(jié)合成四維時(shí)空，并提出引力可以看作是時(shí)空的扭曲。這個(gè)理論做出了很多重要的預(yù)測(cè)。其中一個(gè)其中定律是，當(dāng)一個(gè)物體的質(zhì)量不斷坍縮時(shí)，它可以隱藏在事件視界中。在黑洞的這個(gè)“勢(shì)力范圍”里，引力是如此強(qiáng)大，以至于連光都無法逃脫。

拍攝黑洞讓我們有機(jī)會(huì)檢驗(yàn)黑洞附近的真實(shí)情況是否符合廣義相對(duì)論的理論預(yù)測(cè)，并再次檢驗(yàn)廣義相對(duì)論。

這幅圖像具有非同尋常的意義，它為黑洞的存在提供了直接的“視覺”證據(jù)，以及詳細(xì)研究黑洞附近的物質(zhì)吸積和相對(duì)論噴流成為可能，并使得在強(qiáng)引力場(chǎng)下驗(yàn)證愛因斯坦廣義相對(duì)論。據(jù)報(bào)道，這次發(fā)布的黑洞圖像揭示了位于M87中心的黑洞，M87是處女座星系團(tuán)中的一個(gè)超大質(zhì)量星系，距離地球5500萬光年，質(zhì)量是太陽的65億倍。圖像的許多特征與愛因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)完全一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了強(qiáng)引力極端環(huán)境下的廣義相對(duì)論。通過研究這幅圖像，人類將會(huì)揭示更多像黑洞那樣的天體的本質(zhì)。

希望銀河系中心黑洞的照片能盡快出來，因?yàn)樗谋碛^直徑會(huì)比M87黑洞更大更清晰。

人類試拍黑洞照片得成型雖然沒有想象中那么宏大，但是是科技的進(jìn)步，希望后續(xù)能有更重要的照片出現(xiàn)。中國的衛(wèi)星發(fā)射中心，你知道有哪些呢?一起來看看。