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选择,史上第一张黑洞来啦!这件事为何那麼关键?,potato

人类史上榜首张黑洞相片来了。

4 月 10 日 21 点,「」(Event Horizon Telesccheeseope挑选,史上榜首张黑洞来啦!这件事为何那麼要害?,potato, EHT)项目在全球六地布鲁塞尔、圣地亚哥、上海、台北、东京、和华盛顿一起召开了发布会,正式发布了这项划时代的严重效果。

此次项目由全球多个国家和地区的 200 多位科研人员组成,是一个以观测银河系中心特大质量黑洞为主要方针的方案,观测中心便是银河系中心黑洞 和 椭圆星系中心黑洞,此次发布的,便是后者的黑洞图画。

▲ 上海新闻发布会现场

从相片可以看出,黑洞就像一个黑色球体,中心暗弱部张根全分为「黑洞暗影」,而周围的环状不对称结构是由于强引力透镜效应和相对论性射束(beaming)效应构成的。

漩涡

由于黑洞不停在旋转,让它的图片看起来就像是一个不对称的发光漩涡。

而说到黑洞,你脑海里或许呈现的便是「幽暗不见底」和「万物皆可吸」。

首要,黑洞不是洞,是天体。作为最奥秘的预言世界天体之一,黑洞质量极大密度极高,周围会发生巨大的引力场,它邻近全部物质都难逃一吸,连世界中传播速度最快的光,也无法在黑洞中完结出它的超卓射程。

▲ 黑洞的艺术设想图

而黑洞周围引力巨大的区域,就被称为「事情视界」,只需跨过这个鸿沟,全部物理规律在此都会失效,「事情视界望远镜」拍摄的便是两个黑洞的这一部分。

1915x5宝马 年,爱因斯坦在广义相对论中最早预言了「百万发文娱渠道登录黑洞」,鼠尾蛆1968 年,美国天文学家惠勒正式提出黑洞「black hole」的名词,尽管之后也呈现过一些黑洞的直接印象可以证明它身处星河之中,但没人见过黑洞的实在样貌。

▲ 黑洞图画的的模仿、丈量、和重建,图片来自:Katie Bouman and Jason Dexter

100 多年后的今日,人类榜初次可以直接承认黑洞的存在。

一起,科学家也表明,该图画的特征和爱因斯坦的广义相对论完全一致,进一步验证了它的正确性。

多么走运,咱们成为了榜首旋转小火锅批目击黑洞真容的人类,也或许是世界中榜首批亲眼看见黑洞的碳基生物。

黑洞相片是怎样拍出来的?

从洪荒时代起,人类就从未中止过冰雪奇缘美容打扮对头顶奥秘星空的瞭望。

2017 年 4 月,「事情视界望远镜」开端捕捉黑洞「事情视界」的明晰图画。这次「事情视界望远镜」的观测举动,可以说是史上最难的水培蔬菜星际观测项目之一。

▲ 图片来自:美国哈佛 – 史密森天体物理学中心网

首要,人马座 A* 间隔地球 2.6 万光年之遥,质量约等于 400 万个太阳,视界半径约 2400 万公里,而挑选,史上榜首张黑洞来啦!这件事为何那麼要害?,potato M87 中心挑选,史上榜首张黑洞来啦!这件事为何那麼要害?,potato间隔地球 5500 万光年,约等于 64 亿太阳质量。按科学家的说法,单给人马座 A* 拍摄的难度就差不多等于「给月球外表的一个苹果拍摄」。

其次,拍摄技能、拍摄时刻、拍摄方位都让项目研讨变得愈加寸步难行。

所以,研讨人员决定将散布在全球各地、横跨南北半球的 洗发水品牌排行榜8 个射电望眼镜联合起来,组成一个相当于地球最大直径的大型虚拟望眼镜进行观测。

▲事情视界望远镜的全球观测网络. 图片来自: Nature

这儿用到的观测技能,便是「甚长基线干与丈量」(VLBI)。经过这种技能,能将多个望远镜结组成一台孔径更大的望远镜,让间隔不再成为约束。两个射电望远镜和一个数据处理中心,就能一起观测悠远的类星体以及河外星系。

由于黑洞自身是看不见的,这儿的拍出的图画,其实是由于黑洞在「吃掉」身边恒星时,气体拉扯会发生旋转祝自己生日快乐的吸积盘,加上部分吸积气体也会沿滚动方向被抛出去构成喷流,这些气体摩挑选,史上榜首张黑洞来啦!这件事为何那麼要害?,potato擦都发生了亮堂的光线,再加上其他频段的辐射,因此能捕捉到这些黑洞的光芒年月歌词发光现象。

▲黑洞和积吸盘的艺术想像图 . 图片来自:Wikipedia

当 8 个射电望眼镜联合发动,VLB现代精约风格I 网将各射电望远镜接纳到的信号转化为数字信号记录在磁盘上,然后经过数据中心处理和剖析,就能取得观测方针的射电精细结构图画,最高分辨率可为哈勃空间望远镜的数百倍。

这样,咱们就能看清「月球上的苹果」了。

为到达此次拍摄的极高分辨率,包含我国科学院部属的天文台组织和高校等全球 13 多个研讨组织都参加进来展开研讨、校准作业。

并且,不止「拍」相片难,「洗」相片更难。

这不是咔嚓一下就能完结的拍摄进程。上面说到,经过 VLBI,要将事情视界望远镜的全部观测数据调集、收拾。跨挑选,史上榜首张黑洞来啦!这件事为何那麼要害?,potato越南北半球的巨大的天文台材料,不能经过网络传输,需求极大贮存容量的硬盘搜集并邮寄到研讨中心。

一次一般的 5 天观测,整个整列就会发生约 7PB 数据(1PB=1000TB=1000000GB),装满 1000-2000 个硬盘。

为了避免地球大气中的水汽阻止数据接纳,还要将观测站摆在枯燥高地,但惯例硬盘无法反抗低气压。墨西哥内格拉火山多顶(海拔 4580 米)的望远镜的 32 个惯例硬盘里就有 28 个无亚特兰蒂斯酒店法运作,最终只好改装成氦气封装硬盘。

▲ 图片来自: EHT

一起,计算机进行后台处理和剖析海量数据也需求极长时刻,各个站点搜集的数据都被聚集到美国和德国两个数据中心,计算机集群要对数据时刻进行合并和剖析,缺失或含糊的部分,都需求科学家进行拼图完善。

单生产出这张黑洞相片,研讨人员就用了 2 年左右时刻。

尽管相片看起来依然是一片迷幻的「混沌」(待承认),但这次历史性的窥视,也是人类史上一块耀眼的丰碑。

相片的含义,不止让人类见到黑洞

这次的严重发现,不只让咱们能接触到黑洞的实在相貌,更重要的是,帮咱们验证了爱因斯坦广义相对论和黑洞的物理性质,包含黑洞实在质量、直径、自转速度……

我国科学院国家天文台研讨员苟利军说道:

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黑洞周围会有许多分流,分流关于整个星系,以及星系演化,都起着十分重要的效果。但咱们不是特别清楚它是怎么发生的,咱们看到黑洞周围的情况,能帮咱们处理最根底的科学问题。

▲图片来自:新华社采访截图

这仅仅一个开端,未来 EHT 还会带来更多史无前例的科学效果。而这次黑洞的项目效果,无疑让咱们进入了一个展现时刻、空间、光和物质深化实质的愈加深邃的新视野。

▲ 参加 EHT 的我国科学家

EHT 也表明后续还会给更多黑洞进行拍摄及当众tv研讨,人类将能更深化地了解世界。

包含与黑洞正好相反的世界天体:白洞,它也是一个强引力源,但引力是从内往外,任何物质和光线都无法进入其间。尽管白洞同样是由理论推导而出的设想天体,但值得注意的是,当黑洞和白洞衔接,其间的那条特别通道便是咱们更为了解的——虫洞。

如果有一个宇航员掉入黑洞,被黑洞的潮汐力撕成原色妞子构成的涓涓细流,那它也很有或许在高速自转的黑洞白洞中进入多维空间地道,也便是在虫洞之中,开端一段新的太空游览。

▲ 图片来自:《星际穿越》

这也是 2014 年诺兰经典的《星际穿越》剧本来历,咱们经过它初次在银幕上见到了最接近科学本相的黑洞图画「卡冈图雅」。而上面迎候那个宇航员的或许也不是逝世,而是另一片新的世界。

全部都在不断用实践验证的勉励故事途中,人类骨子里总是欢腾着不安的血液,胸腔里跳动着咱们一起的未来。「生于凡尘,归于星斗」或许将不再仅仅幻想中的夸姣结局。

这也让咱们再次意识到:地球不该是人类归宿的仅有答案。

▲ 图片来自:《星际穿越》

无论是星际游览,王子仍是移居火星,在现在地球资源开端一步步走向干涸的境地下,用环保和技能来推迟地球寿数必不可少,但或许这恰好是个完美的过渡时期,借此将人类更重要的思维和力气投向群星灿烂的太空之中。

霍金在晚年时期也对人类的未来忧心如焚。他以为地球和人类正面临着严峻的内忧外患,除了人工智能和气候问题将导致人类消亡地球消灭,外星人还或许随时侵略地球……

他曾在 2016 年在剑桥大学的一次讲演中表明:

为了人类的未来,咱们有必要进入太空。在不脱离这个软弱的星球的情况下,我不以为咱们能活过下一个 1000 年。

尽管就算是黑洞,也或许有逝世的一天。

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在霍金的黑洞热力学中,提出了「黑洞蒸腾」的理论。也便是说,在十分悠远的未来,当世界布景辐射温度降到黑洞温度以下,此刻黑洞就会向外辐射物质和能量,而黑洞自身则将渐渐消失。

当然了,人类或许底子等不到那一天,究竟依据霍金的预算,一个质量是太阳 10 倍的黑洞,大约要花 10^{70} 年消失,而世界现在的年纪也只要 10^{10} 年。

不过至少现在活在地球大槻响上的咱们,还能持续坚持热忱、坚持单纯,在混杂着期望和失望的文明里抗争相搏,在有限的生命里探究着人类和世界无限的或许性。

尽管藐小,却也巨大。

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