韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟

无论怎样看, 这个名为“事情视界望韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟远镜”(Event Horizon Telescope,简称 EHT)的项目都显得不太靠谱,这些天文学家金珍锡绝不或许成功。

可事实上,黑洞的相片从未村长的后院像现在这样触手可及!是的,便是黑洞,这令天文学家和好莱坞场景设计师都无比入神的奥秘天体,咱们总算能够看到它们的真面目了。

这可谓一场前所未有黑洞“摄猎”,共有近百名科学家、工程师和技术人员参加其间,调集了分布于全球的 9 个天文台的力气。世人重视的方针名为人马座A*。这个黑洞坐落人马座方位(它由此得名),距地球约 2.6 万光年,相当于 24.6亿亿千米。是的,便是这么远!因为人马座 A* 处韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟于银河系的中心刘涛肩带滑落,而性虐待地球坐落银河系的“市郊”(切当地说坐落猎户旋臂上),所以必定隔着一大段间隔。

图为人马座 A*,也便是坐落银河系中心的黑洞,这实际上是事情视界望远镜项目团队用核算机模仿生成的图画。科学家希望到近期能够获取实在的黑洞相片。

这个悠远的间隔是一大难题。因为尽管要拍照的这个黑洞体积较为巨大——直径约为太阳的 20 倍,但隔了那么远,它就会显得非常小。观测的难度相当于人在地球,却要在月球外表寻觅一枚硬币。但间隔还不是该项目遇到的仅有妨碍。拍照目标自身就带来了难题。

望文生义,黑洞是黑的。而太空布景也是黑的。换句话说,咱们要在黑色的布景中找出黑色的圆点。这对比度太有挑战性了,不是吗?

似乎上述这些还不行费事似的,人马座 A* 周围还存在着很多尘气云,就如同一片大幕把舞台遮得结结实实,挡欧缇薇住了咱们调查的视野。这些困难叠加在一起,确实令人泄气。不过,参加“事情视界望远镜”项目的科学家已做好了知难而进的预备。

坐落阿尔卑斯山的北方扩展毫米波天文台(NOEMA)参加了对黑洞的拍照安康鱼。该天文台于 2014 年投入使用,共有 9 台射电望远镜。图中所示是天文台 2019 年的规划,到时将建成悉数 12 台直径 15 米的射电望远镜。

你或许会问:他们要用什么仪器观测呢?事实上,现在任何一台天文望远镜都不具有所需的超高分辨率。为此,天文学家调集了坐落世界各地的 9 个天文台,并使用了一种杂乱的办法——干与测量法。

简略地说,咱们能够把来自两个天文台的图片叠加起来组成一张图片,以未必彻底准确的方法迫临一台镜片直径相当于地球直径的巨型望远镜的效果!而之所以要调集坐落世界各地的 9 个天文台,则是为保证每韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟时每刻至少有两台这样的巨型望远镜对准黑洞。

不过,如前所述,科学家还面对两个首要妨碍:首要是怎么透过尘气云的“幕布”调查黑洞,其次是怎么在黑色布景中辨认黑洞。但事实上,这两个难关或许现已一起被克服了。要想知道为什么,咱们需求首要遍及一下关于黑洞的一般常识。

别盼望能看到黑洞的外表:依照黑洞的界说,任何光线都无法逃脱黑洞的引力。因而黑洞在理论上是无法被看到的。但是,咱们能够调查黑洞的“事情视界”,那是咱们能够接近黑洞而不被吸进去的最近间隔。

事情视界望远镜项目同样在重视M87 星系的黑洞,即图中人工上色处。M87星系黑洞距地球 5300 万光年,比人马座 A* 远得多,油焖茄子但质量千倍于后者,且活泼得多。观测效果定韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟会非常引人入胜。

有些时分,气体云会离黑洞太近,所以在后者巨大引力效果下,气体开端环绕黑洞旋转arcteryx,构成一个物质盘。气体因冲突而被加热,宣布激烈的辐射。它的旋转速度会越来越快,直至穿越事情视界,永远地消失在黑洞中。 事情视界望远镜要调查的, 正是那环绕着黑洞概括的碟形光环。

是的,但咱们首要要想办法掀开那层幕布,因为尘土会阻挠可见光。走运的是,环绕黑洞旋转的碟形光环不只宣布可见光,它还会辐射出很多 X 射线、紫外线,乃至射电波。这三种辐射在本质上与光线相同,仅仅咱们无法看到它们,因为人眼缺悉尼气候乏相应的感受器。人马座 A* 的射电辐射特别强壮,事实上人们在 1关学曾990年代开端置疑其存在也正是因为其宣布的射电辐射。射电波有着“穿透”尘土的才能。

这是哈勃太空望远镜对银河系中心的红外线观测。图片显现了人马座A*邻近区域的x射线,这是银河系中心的超大质量黑洞。

为什么会这样? 要知道,光具有波的性质,就像波浪那样。 幻想海中有座小岛,通常情况下,波浪会拍打在海岛的沙滩上,但当发作海啸时,小岛就无法florence挡住巨浪了,浪头会跳过小岛持续前进。射电丫鬟阿福波穿越尘女性的阴道气屏障的原理与此相似。射电波的波长介于几毫米到几厘米之韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟间,远大于尘土微粒和气体分子,因而能够轻松地穿透它们持续向外传达。相反,可见光的波长要短得多(小于万分之一毫米),故而无法洛晴或许否穿透尘土。

为了拍照黑洞的玉照,天文学家将搜集毫米级大种马波长的射电信号,因为它们能够比较不受阻止地在宇宙空间穿行。所以严格地说,科学家想要取得的并不是传统意义上金泰希的“相片”,而是用“无线电之光”成像的相片。

但请别绝望,射电图画也能够和光学相片相同美丽:科学家会将各种色彩马鲛鱼的做法赋予不同波长的电波,然后将其“转化”成可见光图画。就像咱们用红外成像检韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟验房子的保温功能相同:尽管红外线是肉眼不行见的,但核算机能依据不同方位的红外线强度,相应地给出红、蓝、白等色彩。总归,咱们能够很容易地取得度美丽的图画。

当然,科学家拍到这张相片后绝不会仅仅把它装进镜框挂起来就完事。他们会借此机会验证这几年来树立的黑洞核算机模型是否正确。特别重要的是,能够验证黑洞的质量(现在估量为太阳质量的 400 万倍)、直径以及自转速度等目标。那么,什么时分能看到这张相片呢?别急,2017 年 4 月,该项目对黑洞进行了 10 天的拍照。因为数据量极为巨大,它们无法经过网络传送,因而被储存在硬盘里,送往德国马普用展寸诚研究所和美国麻省理工学院处理。估计咱们很快就能看到开端的效果。

这仅仅是一个开端!为了观测黑洞周围物质盘的演化,事情视界望远镜项目将接连五年对人马座 A* 进行拍照。停止图韬光养晦,人类第一次给黑洞拍了相片,这件事为什么这么难?,睡在我上铺的兄弟像将变成动态影片……这影片尽管未必会像《星际穿越》中那么令人拍案叫绝,但要实在得多。