摘要:拍黑洞照片運用了一種叫VLBI的技術,並非直接“拍照片”,而是靠8臺望遠鏡的數據拼湊起來的,其中還有些模糊和缺失的信息,需要科學家們邊討論邊拼圖。知識點3:黑洞在旋轉。

全球翹首以待,

人類歷史上拍到的首張黑洞照片終於出爐。

見證歷史,你是地球上第一次見到黑洞的人!

4月10日21點,人類首張黑洞照片向世人亮相。照片主角是位於5500萬光年、質量爲65億太陽質量的M87星系當中的黑洞

由全球8個射電望遠鏡組成的事件視界望遠鏡(EHT)合力拍攝

黑洞並非“黑色的洞”,而是大質量恆星在晚期坍縮形成的緻密天體

因爲沒有任何物體包括光子從黑洞裏逃脫出來,所以就被賦予了黑洞的名稱

按照質量大小,黑洞分爲3類:恆星級質量黑洞(幾十倍至上百倍太陽質量),超大質量黑洞(幾百萬倍太陽質量以上)和中等質量黑洞(介於兩者之間)

黑洞“照片”實際上爲黑洞陰影,黑洞有強大的引力,在一定範圍內連光線都無法逃脫

光線不能逃脫的臨界範圍被稱爲黑洞半徑或者“視界面”

“視界面”以外的物質圍繞黑洞轉圈,形成明亮的吸積盤,中間不發光的黑洞在明亮吸積盤的襯托下形成陰影

我們給黑洞拍照,實際上是拍攝黑洞本身,在明亮吸積盤襯托之下所產生的黑暗影子

首張黑洞照片分爲拍攝和照片成像兩個步驟:

第一步由事件視界望遠鏡對黑洞的臨近區域,利用甚長基線干涉測量技術(VLBI)進行觀測長達5天的觀測

第二步則要對獲取到的複雜數據進行分析,最終形成照片

實際效果嘛,圓圓的,紅紅的,甜甜圈?那麼,“喫瓜羣衆”該怎麼消化這個巨大的天文物理瓜呢?

知識點1:黑洞本體看不見,周圍一圈是氣體

衆所周知,黑洞因聚集了大量質量,引力引發周圍空間扭曲,連光子都無法逃逸出去,因此本體是無論如何看不見的。這次科學家們其實是追溯到了光子消失的邊界,儘量看到了“極限”。

照片中間黑色的纔是黑洞本體,直徑大概一千億公里,周圍是被它吸積成一圈的氣體,因湍急流動而摩擦發光。

知識點2:黑洞的彩色照片,其實是“假的”

拍黑洞的望遠鏡收集到的不是我們日常的可見光,而是一種波長更長的亞毫米波,本身是沒有顏色的區別的。科學家們實際上只能感受到強弱的不同,照片的紅色是後期處理的效果,你也可以理解爲一種“照騙”了。

知識點3:黑洞在旋轉

從地球上看,這個距離我們5000萬光年的M87黑洞是在順時針旋轉的。

知識點4:南北不對稱

由於這個黑洞的自旋方向在遠離地球,由於多普勒效應(就像救護車加速靠近時聲調會變高,遠離時聲調會變低),光圈並不均勻,呈現出南北一邊較爲明亮一邊較爲暗的效果。

知識點5:不是直接成像的

拍黑洞照片運用了一種叫VLBI的技術,並非直接“拍照片”,而是靠8臺望遠鏡的數據拼湊起來的,其中還有些模糊和缺失的信息,需要科學家們邊討論邊拼圖。這就像靠聽幾個音符來認歌一樣。

知識點6:愛因斯坦又對了

科幻電影愛好者們可能會發現,這個照片整體上結構和《星際穿越》裏的形象還是比較符合的。這就要感謝愛因斯坦了。黑洞是他在1915年發表的廣義相對論的重要推論,之前《星際穿越》的科學顧問、諾獎得主基普·索恩也是根據理論計算推測出黑洞的樣子。

所以,黑洞照片不出科學家們所料,只能說,愛因斯坦又一次對了。

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