见证历史,你是地球上第一次见到黑洞的人!六步教你怎么看懂它
摘要:拍黑洞照片运用了一种叫VLBI的技术,并非直接“拍照片”,而是靠8台望远镜的数据拼凑起来的,其中还有些模糊和缺失的信息,需要科学家们边讨论边拼图。知识点3:黑洞在旋转。
全球翘首以待,
人类历史上拍到的首张黑洞照片终于出炉。
见证历史,你是地球上第一次见到黑洞的人!
4月10日21点,人类首张黑洞照片向世人亮相。照片主角是位于5500万光年、质量为65亿太阳质量的M87星系当中的黑洞
由全球8个射电望远镜组成的事件视界望远镜(EHT)合力拍摄
黑洞并非“黑色的洞”,而是大质量恒星在晚期坍缩形成的致密天体
因为没有任何物体包括光子从黑洞里逃脱出来,所以就被赋予了黑洞的名称
按照质量大小,黑洞分为3类:恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量),超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间)
黑洞“照片”实际上为黑洞阴影,黑洞有强大的引力,在一定范围内连光线都无法逃脱
光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞半径或者“视界面”
“视界面”以外的物质围绕黑洞转圈,形成明亮的吸积盘,中间不发光的黑洞在明亮吸积盘的衬托下形成阴影
我们给黑洞拍照,实际上是拍摄黑洞本身,在明亮吸积盘衬托之下所产生的黑暗影子
首张黑洞照片分为拍摄和照片成像两个步骤:
第一步由事件视界望远镜对黑洞的临近区域,利用甚长基线干涉测量技术(VLBI)进行观测长达5天的观测
第二步则要对获取到的复杂数据进行分析,最终形成照片
实际效果嘛,圆圆的,红红的,甜甜圈?那么,“吃瓜群众”该怎么消化这个巨大的天文物理瓜呢?
知识点1:黑洞本体看不见,周围一圈是气体
众所周知,黑洞因聚集了大量质量,引力引发周围空间扭曲,连光子都无法逃逸出去,因此本体是无论如何看不见的。这次科学家们其实是追溯到了光子消失的边界,尽量看到了“极限”。
照片中间黑色的才是黑洞本体,直径大概一千亿公里,周围是被它吸积成一圈的气体,因湍急流动而摩擦发光。
知识点2:黑洞的彩色照片,其实是“假的”
拍黑洞的望远镜收集到的不是我们日常的可见光,而是一种波长更长的亚毫米波,本身是没有颜色的区别的。科学家们实际上只能感受到强弱的不同,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。
知识点3:黑洞在旋转
从地球上看,这个距离我们5000万光年的M87黑洞是在顺时针旋转的。
知识点4:南北不对称
由于这个黑洞的自旋方向在远离地球,由于多普勒效应(就像救护车加速靠近时声调会变高,远离时声调会变低),光圈并不均匀,呈现出南北一边较为明亮一边较为暗的效果。
知识点5:不是直接成像的
拍黑洞照片运用了一种叫VLBI的技术,并非直接“拍照片”,而是靠8台望远镜的数据拼凑起来的,其中还有些模糊和缺失的信息,需要科学家们边讨论边拼图。这就像靠听几个音符来认歌一样。
知识点6:爱因斯坦又对了
科幻电影爱好者们可能会发现,这个照片整体上结构和《星际穿越》里的形象还是比较符合的。这就要感谢爱因斯坦了。黑洞是他在1915年发表的广义相对论的重要推论,之前《星际穿越》的科学顾问、诺奖得主基普·索恩也是根据理论计算推测出黑洞的样子。
所以,黑洞照片不出科学家们所料,只能说,爱因斯坦又一次对了。
点击下列原创文章