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给黑洞拍照,为何如此困难

2019-04-25 09:39
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注册送99元现金可提现记者

4月10日,人类获得的首张黑洞照片正式面世。这一由全球多国科研人员历经数年合作完成的重大科学成果背后,是我们对于黑洞这一“比科幻更不可思议的天体”长久以来按耐不住的好奇心。

时空中的无底深渊、深藏不露的引力陷阱……黑洞是天文物理史上最引人注目的研究课题之一,更是科幻小说、电影等多种文艺作品中的常见“角色”。

人类关注黑洞的历史可以追溯到18世纪末。在万有引力定律提出约百年后,英国科学家约翰·米歇尔在1783年首次提出,可能存在引力强大到连光线也无法逃离的“暗星”。不过,那时天文学家对此讨论不多。

1915年,爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论,但他本人一度也不相信黑洞真实存在。不过,科学界确实利用广义相对论计算得出,在宇宙中存在这样的天体。20世纪60年代,美国天体物理学家约翰·惠勒首次将“黑洞”作为一个科学术语提出,这一形象的用词可谓道尽它的黑暗和神秘。

此后,科学界不断收获关于黑洞的研究成果。据理论推算,银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。天文学家进一步认为,许多星系中央都有超大质量黑洞。在人类首次获得黑洞照片之前,2015年堪称黑洞研究的一个小高峰,引力波探测项目为黑洞的存在提供了明确证据。

黑洞是宇宙中最神秘的天体,几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处,其周围形成一个强大的引力场,在一定范围之内,连光线都无法逃脱。这个边界被称作“事件视界”,本次发布黑洞照片的国际合作项目,就叫做“事件视界望远镜”。

由于光线无法逃出黑洞,科研人员要拍的实际上是黑洞产生的“阴影”以及周围的吸积盘等,从而描绘出黑洞的轮廓。此次拍照的一个目标是代号为M87的超巨椭圆星系中心黑洞,它的质量是太阳的65亿倍,但离我们实在太远,达到5500万光年。

要拍摄这么远的对象,科学家得模拟出口径像地球一样大的望远镜,这就是“事件视界望远镜”要做的事,它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜,通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来,才成功拍到人类历史上第一张黑洞照片。

责任编辑:王静

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