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宇宙中的最神秘天体黑洞,带你了解宇宙中心的神秘天体黑洞

时间:2022-12-31 22:11:01

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背景时间4月10日21点07分,世界首次黑洞影响在上海发表。 《澎湃新闻》记者杨帆图

宇宙中的最神秘天体黑洞,带你了解宇宙中心的神秘天体黑洞

北京时间4月10日21时许,世界六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿)协调召开世界新闻发布会,事件视界望远镜( EHT )公布了人类首次黑洞照片。

《澎湃新闻》( www.thepaper.cn )记者在上海发布会现场了解到,图为超大质量黑洞M87的图像,位于距离地球5500万光年的室女座,质量是太阳的65亿倍。

照片显示,黑洞M87的样子像新月,包含两个部分。 中科院上海天文台研究员袁峰向记者解释说,中心区域正是不发光的“黑洞阴影”,其尺寸比“黑洞事件视界”大约2.5倍。 另一个是在这个阴影周围闪耀的圆环,黑洞本身不发光,圆环的光来自吸积盘。

来自世界的合作

这个人类历史上首次探索得到的黑洞影像,证实了1915年爱因斯坦广义相对论预言的黑洞的存在,更重要的是,有助于世界科学家继续探索关于黑洞、重力乃至宇宙的认识。

“如果黑洞的阴影成像成功的话,可以将观测结果与理论预言进行比较,验证包括时空弯曲、超高温、超强磁场等物理性质在内的大量模型。 ”视界望远镜( EHT )理事会的贺曾朴评论说,这次观测到的图像的许多特征与理论预言一致,相信在不久的将来,EHT会带来更多激动人心的结果。

澎湃新闻》记者从现场获悉,事件视界望远镜( EHT )是由8个地面射电望远镜组成的观测阵列,通过国际合作实现,使用了超长基线干涉测量( VLBI )技术,观测波段为1.3mm

观测时,世界各地的射电望远镜同时进行观测,利用地球的自转,形成了类似地球大小口径的“虚拟”望远镜,分辨率约为20微秒。

一般来说,这个望远镜在巴黎路边的咖啡馆里,可以直接读纽约的报纸。

值得一提的是,16名中国科学家参与了这个观测项目,其中10名科学家来到了发布会现场。 据《澎湃新闻》记者了解,我国科学家运营EHT望远镜,对观测做出贡献,对数据分析也有重要贡献,许多中国科学家定期讨论、分析观测结果。

“M87中心黑洞顺利成像绝不是EHT国际合作的终点,”上海天文台台长沈志强研究员在发布会现场表示,“我相信在不久的将来,EHT会有更令人兴奋的结果。”

4月10日,10名参加人类首个黑洞摄影项目的中国科学家来到中国科学院上海天文台天文大楼三楼。 《澎湃新闻》记者杨帆图

从未停止过的探索

黑暗的宇宙也很美。 回顾最近300多年的历史,世界科学家们对黑洞的探索从未停止过。

1784年,英国物理学家约翰米歇尔( John Michell )理论上预言了这个神秘的天体。 他设想有可能存在被称为“暗星”的重力强大到光也无法从周围逃离的天体。

但由于看不到“暗星”,在空间中找到这样的天体,对当时的科学家来说几乎是天方夜谭。 结果,在此后的很长一段时间里,“暗星”问题逐渐被搁置。

1915年,爱因斯坦广义相对论提出后,黑洞研究迎来了转机。

爱因斯坦可以把重力看作时空的扭曲。 他在方程中预言,一个足够小而重的物体可以隐藏在事件的视野中,在这个视野中光也强得逃不掉。

在此基础上,1916年德国天文学家施瓦茨求出了爱因斯坦方程的第一个精确解。 他发现,有质量的物体中存在临界半径——,被称为“史瓦西半径”。 恒星崩溃,收缩到史瓦西半径时,恒星在自身重力的作用下最终变成黑洞。

20世纪以来,越来越多的天文学家开始认真考虑这种“太空监狱”存在的可能性。 中国科学院国家天文台研究员刚利军向《澎湃新闻》介绍,1962年,新西兰物理学家洛伊克解决了旋转黑洞——克尔黑洞的重力场和时空问题。

后来,这个“神奇天体”被美国物理学家约翰阿奇博尔德惠勒命名为“黑洞”。 而英国物理学家霍金等人对黑洞的研究,特别是霍金对黑洞熵和黑洞霍金辐射的研究,启发我们思考黑洞的内部。

2019年4月10日,人类第一张黑洞照片——黑洞M87的图像在世界6个地方发表,成为黑洞存在的直接“视觉”证据。 几百年来人类对黑洞的探索,终于得到了图像的印证。