快捷搜索:

终于一睹黑洞“芳容” :人类史上首张黑洞照片

  【环球网科技综合报道】4月10日晚间9点,历时2年多,黑洞终于揭开了神秘的面纱。比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿等全球六地于今天晚上同步召开全球新闻发布会,发布了人类史上首张黑洞照片。往昔神秘莫测,一直只能被文字定义的黑洞,终于通过照片的形式展现在了世人的面前。

  照片“主角”是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞,其质量是太阳的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,看上去有点像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“阴影”,明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。

  作为照片的发布方,事件视界望远镜(EHT)通过“甚长基线干涉技术”和全球多个射电天文台的协作,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜,用于黑洞探测,也是这一望远镜,将宇宙“黑洞”变成了彩色照片。

  专家称,人类首张黑洞照片的问世,将对研究黑洞具有重要意义。

  什么是黑洞?

  早在1915年,爱因斯坦发表广义相对论,最先预言了黑洞的存在。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称作事件视界。

  而黑洞(Black hole)这个名词,是1968年由美国天文学家惠勒在一个报告里面提出的。宇宙中,根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类: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)。

  有关黑洞的概念,早就有科学家通过数学公式推导出来了。

  比如,1796年法国科学家拉普拉斯就在着作里写了一段话:假如有一个恒星,密度跟地球一样,而直径比太阳大250倍,那么它表面的逃逸速度将超过光的传播速度。恒星本来应该是发光的,但是从远方看这个恒星,它却是绝对黑暗的,你不可能看到它。

  关于黑洞,法国天文学家卢米涅也说过一段话,他说:“黑洞是恒星死亡后的一种残骸,它是引力收缩的极点,极端到近乎荒唐(指它的一些性质用现有的物理学知识无法解释)。但它又是宇宙当中最精美的天体。了解黑洞并深感困惑之后,会使我们进入一个展示时间、空间、光和物质深刻本质的更加深邃的新视野。”

  确认黑洞的存在

  在EHT项目启动前,天文学家们是通过各种间接的证据来表明黑洞的存在,主要有三类代表性证据:一是恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞有强引力,对周围的恒星、气体会产生影响,科学家可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在;二是根据黑洞吸积物质(相当于“吃东西”)发出的光来判断黑洞的存在;三是通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。

  人类发现的第一个强有力的黑洞候选天体是1964年发现的天鹅座X-1,距离地球约6000光年。天鹅座X-1有一个正在被它吃掉的“舞伴”,但伴星的质量却比它本身更加大,引发了广泛的争议,其身份长期悬而不决,霍金都为此打过赌(并输掉了)。科学家们后来测得天鹅座X-1的质量约为14.8个太阳,视界半径300公里,应该是一个“胃口”非常小的黑洞。

  目前,科学家们更为关注的一类黑洞候选系统是软X射线瞬变源。这类系统包含一个小质量的舞伴,通常处于宁静态,但会出现间歇性的X射线爆发现象,间隔时间从数月到数十年不等。间歇性爆发的时候,就是探测黑洞的好时机。

  根据理论计算,银河系中应该存在上千万个恒星量级的黑洞,现在得到确认的只有20多个。

  黑洞是什么样的存在

  受限于科技的发展,100多年来,人类只知道黑洞的存在,而无法摸索到黑洞的具体形态。虽然科学家们看不到黑洞的本体,但可以一直追溯到光子消失的“视界”,这是我们能“看到”的极限。

  黑洞周围的确会存在一些发光的现象,比如黑洞在吃掉周围的恒星时,会将恒星的气体撕扯到身边,形成一个旋转的吸积盘。黑洞有时候也会“打嗝”,一部分吸积气体会沿转动方向被抛射出去,形成喷流。

  吸积盘和喷流都会因气体摩擦而产生明亮的光线,以及其他频段的辐射。

  1978年,卢米涅给出了黑洞事件视界的第一幅图像。但这不是一张真正的照片,而是他利用自己的数学知识和相关技术以及60年代的一台IBM 7040穿孔卡片计算机对黑洞景象进行的电脑模拟。

  利用电脑模拟产生的数据,卢米涅用钢笔和印度墨水在底片上描绘黑洞,整个过程就像是一台人体打印机。这幅模糊的图像展示了观察者靠得足够近时看到的一个扁平盘内物质坠入黑洞的景象。

  卢米涅绘出黑洞事件视界的第一幅图像40余年后,人类将首次目睹黑洞的“真容”。

您可能还会对下面的文章感兴趣: