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人类首张黑洞照片问世 相关谜题专家释疑

  昨天(10日),全世界的目光,被一张照片所吸引——就是我们身后大屏幕上的这张人类首张黑洞照片。北京时间昨天晚上,神秘天体“黑洞”照片终于首次露出真容。包括中国在内,全球多地天文学家昨天同步公布了这张 人类首张黑洞照片。

  这张照片的“主角”是室女座超巨椭圆星系“M87”中心的超大质量黑洞,它的质量是太阳的65亿倍,距离地球大约5500万光年。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构,黑色部分是黑洞投下的“阴影”,明亮部分则是绕黑洞高速旋转的吸积盘,吸积盘是围绕黑洞并散发热量的碎片。

  这一由200多名科研人员历时10多年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞。

  从1915年,爱因斯坦发表广义相对论,最先预言了黑洞的存在,到如今的100多年间,直到昨天,没有人真正看到它究竟长什么样。那么这张照片里蕴含着怎样的信息?来看央视记者从上海发布现场发回的报道。

谜题初解 人类首张黑洞照片发布

  央视记者 帅俊全: 这是一个全球200多个科学家共同参与的国际项目,所以今天也是在全球范围内六个地方同步发布。

  根据推算,银河系中应该存在上千万个恒星量级的黑洞,到目前为止,科学家们只确认了20多个黑洞的存在,那么今天我们看到的这个黑洞,又有什么来头?

  照片通过望远镜直接观测得到

  帅俊全: 我旁边这张就是最新发布的首张黑洞照片,其实我们此前在网上看到过很多黑洞的照片,有些跟这张照片是很类似的,但是他们有着本质的区别,以往都是通过理论推算间接探测模拟出来的,而这张照片是科学家们通过望远镜直接观测得到的,也是直接证明了黑洞的存在。

  黑洞来自室女座星系M87中心

  帅俊全: 这张照片上的黑洞是来自于室女座星系M87中心,距离地球5500万光年,质量是太阳的65亿倍。这个黑洞质量超大,离地球距离也合适,所以从地球看过去视直径也较大,也就成为了科学家们首选的目标之一。

  照片能清楚显示黑洞边缘阴影结构

  帅俊全: 虽然看起来感觉这个照片还有些模糊,但其实已经能非常清楚地显示黑洞边缘的阴影结构了。据专家介绍,通过对这些黑洞阴影分析,就能够获得黑洞质量,而且能够判断黑洞自旋的方向等等一系列神秘信息。

黑洞:宇宙中的特殊天体

  黑洞是宇宙中一种极为特殊的天体,科学家们孜孜以求探索了上百年,现在才首次直接拍摄到了黑洞的真实面貌。那么,什么是黑洞,它究竟有多么特别?我们通过一个短片了解下。

  理论上,黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体,它具有的超强引力,使得光也无法逃脱它的势力范围,该势力范围称作黑洞的半径或事件视界。

  中国科学院国家天文台研究员 苟利军: 光既然都逃脱不出来的时候,我们就看不到,它是一个就是说黑色的球体,另外一方面东西掉进去就出不来,所以的话我们称之为叫做黑洞。

  当超大质量的恒星衰老时,它的热核反应耗尽了中心的燃料,在外壳的重压之下,恒星会发生坍缩,最后形成体积接近无限小密度几乎无限大的质点,这就是奇点。黑洞,所有的质量都集中于此。奇点周围会产生一个强大的引力界面,光也无法逃脱,黑洞就这样诞生了。这种天体的存在以极端的方式影响着周围的环境,对周围的恒星、气体的运动产生巨大影响,黑洞周围还会产生明亮的吸积现象,以及非常壮观的喷流现象,这些奇美的宇宙现象也间接暴露了黑洞的存在。

  中科院上海天文台台长 EHT国际合作成员 沈志强: 按照爱因斯坦理论,尽管黑洞在这个视界里面是任何光线都出不来,但是在黑洞的边缘,很靠近黑洞的周围,它的强引力场会使得光线产生弯曲,或者会产生一种透镜效应。

  让时空弯曲,并将周围的气体吸积进来,发出强烈的电磁波辐射。如此一来,黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内,会形成一个类似阴影的黑暗区域。而这些黑洞阴影,是我们能看到的最接近黑洞本身的图像。事件视界望远镜(EHT)也正是通过对黑洞阴影直接成像,揭示了黑洞的巨大质量等很多神秘信息。

黑洞拍摄者:事件视界望远镜

  既然是照片,那它是谁拍的呢?拍摄到黑洞的是“事件视界望远镜”(EHT),而它不是一个单体,而是一个项目,它是由全球200多位科研人员共同达成的重大国际合作计划。它并不是一个传统观念的观测平台,而是由位于美国(3处)、墨西哥、智利(2处)、西班牙和南极的天线组成观测阵列,包括8处独立的大型天文望远镜阵列。这些分布在世界各地的望远镜,组成一台巨大的虚拟望远镜,其口径相当于地球直径。

黑洞照片为何要“冲洗”两年?

  2017年4月,“事件视界望远镜”启动对黑洞拍照,为何到昨天才能发布?和我们拍摄的照片相比,黑洞的照片如何“冲洗”?为何要用将近两年的时间?专家给出了答案。

  国家天文台研究员 陈学雷: 这次观测中望远镜之间最远的距离差不多相当于地球直径,其中的处理相当复杂,需要反复地调节与尝试。另外,这些望远镜需要收集的数据量巨大,处理运算也需要时间。

首张黑洞照片有什么意义?

  那么首张黑洞照片的公布,对人类进一步认识了解黑洞有什么帮助?来听听专家的解读。

  北京天文馆馆长 朱进: 这次能够直接给出黑洞的照片,可以把之前理论研究的成果确定下来。

  人类认识黑洞有什么好处?

  朱进: 它对于相关理论研究的发展很重要,同时在科普上对公众是一个重要的内容。

  关于黑洞人们有哪些误解?

  朱进: 人们一提起它会觉得是很可怕的事物,会把所有东西都吸噬掉。实际上从天文角度看,黑洞本身是一个密度高质量大的天体,对离得很远的天体只有引力影响。

  天文领域的国际合作是不是比较普遍?

  朱进: 在射电领域的国际合作观测不可避免,同时还有对有变化天体的连续观测、大型天文设备等合作。

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