hull university

赫尔大学专家点评人类首次拍摄到黑洞

时间:2019-04-11来源:HullChina

人类首次拍摄到黑洞

黑洞是科幻小说中的长期超级明星。但他们在好莱坞的名声有点奇怪,因为至少到目前为止,还没有人见过他们。如果你想要看到真相,那么感谢事件视界望远镜(EHT),它刚刚产生了第一张黑洞的直接图像。这一惊人的壮举需要全球的合作,才能将地球变成一个巨大的望远镜,并在数千万亿公里外拍摄到一个物体的图像。

令人震惊和开创性的是,EHT项目不仅仅是一个挑战,还是一个史无前例的测试,测试爱因斯坦关于时空本质的想法是否在极端情况下成立,并且比以往任何时候都更关注黑洞在宇宙中的作用。

长话短说:爱因斯坦是对的。

捕获无法捕获的

黑洞是一个空间区域,其质量如此之大,密度之大,甚至连光都无法逃脱其引力。在黑暗的背景下,捕捉黑洞是一个几乎不可能的任务。但多亏了史蒂芬霍金的开创性工作,我们知道巨大的质量不仅仅是黑色的深渊。它们不仅能够发射出巨大的等离子流,而且它们巨大的引力将物质流拉入其核心。

当物质接近黑洞的视界时——即光都无法逃逸的地方——它就形成了一个绕轨道运行的圆盘。当这个圆盘中的物质与其他物质颗粒摩擦时,它的一部分能量将转化为摩擦。这会使圆盘升温,就像我们在寒冷的日子里把手揉在一起取暖一样。物质越接近,摩擦越大。靠近视界的物质在数百个太阳的热量下发出明亮的光芒。正是这种光,被EHT检测到,连同黑洞的“轮廓”。

制作图像和分析这些数据是一项极其艰巨的任务。作为一个研究遥远星系中黑洞的天文学家,我通常无法清晰地描绘出这些星系中的一颗恒星,更不用说看到它们中心的黑洞了。

EHT小组决定瞄准离我们最近的两个超大质量黑洞——既在大椭圆星系M87中,也在我们银河系中心的人马座A*中。

要知道这项任务有多困难,虽然银河系的黑洞质量为410万个太阳,直径为6000万公里,但它离地球的距离为250614750218665392公里,相当于从伦敦到纽约45万亿次。正如EHT团队所指出的,这就像是在纽约,尝试数数在洛杉矶的高尔夫球上的酒窝,或是观察在月球上的一个橙子。

为了拍摄如此遥远的物体,研究小组需要一个和地球一样大的望远镜。在没有如此庞大的机器的情况下,EHT团队将来自地球各地的望远镜连接在一起,并结合他们的数据。为了在如此远的距离捕获精确的图像,望远镜需要保持稳定,并且它们的读数完全同步。

为了完成这项具有挑战性的壮举,该团队使用的原子钟非常精确,每1亿年只损失一秒。所收集的5000兆兆字节的数据太大了,必须存储在数百个硬盘上,然后物理地传送到一台超级计算机上,这台计算机修正了数据的时间差,并生成了上面的图像。

广义相对论证明了这一点

带着一种兴奋的感觉,我第一次看到了M87中心黑洞的图像。

最重要的初步结论是爱因斯坦是对的。再一次。他的广义相对论在过去几年里通过了两项来自宇宙最极端条件的严峻考验。在这里,爱因斯坦的理论以无误的精度预测了M87的观测结果,并且似乎是对空间、时间和重力性质的正确描述。

测量到黑洞中心周围物质速度接近光速。根据这张照片,超高温研究小组的科学家们确定M87黑洞的质量是太阳的65亿倍,直径是400亿公里,比海王星200年的太阳轨道还要大。

由于光输出的快速变化,银河系的黑洞在这一轮的成像中具有很大的挑战性。希望,更多的望远镜将很快被添加到EHT的阵列中,以获得更清晰的这些迷人物体的图像。我毫不怀疑,在不久的将来,我们将能够注视我们自己星系的黑暗心脏。

作者:Kevin Pimbblet(物理学研究卓越框架负责人/Athena SWAN奖冠军获得者)

凯文是一位经验丰富的英国-澳大利亚观测天文学家,曾在两大洲的多个研究密集型机构工作。他在达勒姆大学(科林伍德学院)读了博士学位,在澳大利亚呆了十多年后,于2014年回到英国。他的核心研究兴趣涵盖了许多现代天体物理学的主题和问题,涉及银河系外天文学和天体物理学、宇宙大尺度结构和宇宙学等领域。

最新推荐
接机申请表 下载专区 入学条件 住宿与申请 学费/奖学金 语言课程 常见问题 联系我们