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2019-04-11 12:11:24 来源:IT之家 作者:平章 编辑:Noir 浏览:loading

  4月10日,人类历史上第一张黑洞照片被公布。关于黑洞,我们有着太多太多的疑问。有鉴于此,我们整合了各大权威媒体的一些解读,用于回答大家的疑问。

  1、黑洞是什么?它是如何形成的?

  黑洞属于一种很奇异的天体,即使光也无法逃脱它的引力束缚,既然光也逃不出去,自然外面也看不见。别说用肉眼,就连很多高大上的科学仪器,都无法捕捉它的身影。

  黑洞的形成和恒星的坍塌脱不了关系。中国古代就有记录,某一天天空突然冒出了一颗特别亮的星星。后来我们才知道,那颗星星是因为“体重”超标,在自身重力的作用下自己塌陷了,同时伴随着强烈的辐射,我们才看到它发出的很亮的光。

  2、对黑洞的研究始于何时?

  一百多年前,爱因斯坦提出广义相对论,将时间和空间结合为一个四维的时空,并提出引力可视为时空的扭曲。这一理论做出了不少重要预言,其中之一便是:当一个物体的质量不断塌缩,就能隐蔽在事件视界(event horizon)之内——在这一黑洞的“势力范围”内,引力强大到连光都无法逃脱。

  1916年,德国天文学家卡尔•史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰•阿奇博尔德•惠勒命名为“黑洞”。

  3、黑洞有多少种?

  按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。

  按物理性质划分,根据黑洞本身的物理特性质量,角动量,电荷划分,可以将黑洞分为四类。

  (Ⅰ)不旋转不带电荷的黑洞

  (Ⅱ)不旋转带电黑洞

  (Ⅲ)旋转不带电黑洞

  (Ⅳ)一般黑洞

  (Ⅴ)双星黑洞

  4、为何黑洞照片是红色的?

  黑洞照片首次面世,很多人在激动兴奋的同时又有些疑惑?说好的是黑洞,为啥照片是红色的?其实,拍黑洞的望远镜收集到的不是日常的可见光,而是一种波长更长的亚毫米波,本身是没有颜色的区别的。说白了,照片的红色是后期处理的效果,你也可以理解为一种“照骗”了。

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  5、黑洞的照片为啥这样模糊?

  黑洞固然神秘,但它的照片和光学照片的清晰度问题一样,根源在于分辨率。尽管我们现在的亚毫米望远镜基线已经达到了1万公里,但空间分辨率刚达到黑洞视界面的尺寸,所以在科学家们观测的有限区域内,就相当于只有有限的几个像素。在真实的情况下,我们在照片中只能看到吸积盘上的几个亮斑而已。

  6、此次拍摄的是哪个黑洞?

  本次首先公布的是星系M87的照片,别着急,银河系中心的黑洞照片还在数据处理中。

  从2017年4月5日开始,一个国际合作的天文项目(Event Horizon Telescope,EHT)开始对两个特殊天体进行观测:距离地球25000光年,位于银河系核心人马座A,以及距离地球5300万光年的M87室女座星云。观测的目标不是常规的天体,而是两个疑似的超大质量黑洞。黑洞正前所未有的暴露在人类的视网膜中。

  7、为何照片冲洗了2年之久?

  视界面望远镜2017年开始给黑洞拍照片,2019年才发布成果,为啥这张“高糊”照片冲洗了两年之久?首先望远镜观测到的数据量非常庞大,这些数据处理起来自然也就非常吃力了;其次黑洞太“调皮”,附近的气体处于一种极端环境当中,其运动有着非常多的不确定性;同时,我们的科学家非常严谨,在最终数据处理的时候,科学家们在两个不同的地方分别处理、分别验证。这样算下来,就花费了不少时间。

  8、为什么能给不发光的黑洞拍照片?

  黑洞给人印象最深刻的印象就是“霸蛮”但又很神秘的存在。说它“霸蛮”,是因为它可以吞噬临近区域的任何物质。

  如果只是孤零零的黑洞,我们真的是没办法拍摄黑洞照片了。但通常都有物质环绕在黑洞周围,组成一个盘状结构,叫“吸积盘”。吸积盘内的物质围绕黑洞高速旋转,相互摩擦发出炽热的光芒,包括从无线电波到可见光、到X射线波段的连续辐射,这些辐射可以逃逸到远处被我们探测到。

  所以,我们拍摄到的不是黑洞本身,而是利用其边界上的物质发出的辐射勾勒出来的黑洞的轮廓。

  9、拍摄黑洞照片的“事件视界望远镜”是个什么神器?

  天文学家为了观测黑洞视界边缘上的物理过程,动用了分布在全球的8座毫米/亚毫米波射电望远镜,这些望远镜组成了一个虚拟的,口径接近整个地球的望远镜,这座虚拟的望远镜,称为“事件视界望远镜”。

  在这8座射电望远镜当中,要数阿塔卡马大型毫米波阵(ALMA)最为强大!ALMA造价达14亿美元,是目前最为昂贵的地基望远镜之一。如果没有ALMA的加盟,观测黑洞的视界简直是不能完成的任务。

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