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其實,科學家們給兩個黑洞拍了照片,但只有一張“洗”出來了

2019-04-11 14:10    來源:澎湃新聞    作者:未知    閱讀:112次    我要評論

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導讀:4月10日晚間,全球多地聯合發布了人類首張黑洞照片。照片的主角遠在5000多萬光年之外,位于遙遠的M87星系的中央,質量約爲太陽的65億倍。

  4月10日晚間,全球多地聯合發布了人類首張黑洞照片。照片的主角遠在5000多萬光年之外,位于遙遠的M87星系的中央,質量約爲太陽的65億倍。


  其實,在2017年4月,“事件視界望遠鏡”項目(EHT)中的8台望遠鏡選定的觀測目標有兩個,另一個和地球的關系更近,正是我們銀河系的中心黑洞。那麽,爲什麽這次反而沒有看到銀河系中心黑洞的照片呢?


  中科院上海天文台副台長袁峰告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者,給銀河系中心黑洞“洗照片”存在更多技術上的困難。正因地球在銀盤裏面,觀測中心黑洞需要透過許多恒星、塵埃和氣體,造成較強的散射效應,成像更難。


  參與EHT項目理論組工作的袁峰表示,現實拍到的黑洞照片和理論計算的幾乎完全一致,這是愛因斯坦廣義相對論的又一次勝利。也正因如此,黑洞照片和科幻電影《星際穿越》中的黑洞形象相當接近,都是中間一個暗影,外面有一圈發亮的光環。畢竟,《星際穿越》的科學顧問可是諾貝爾物理學獎得主基普·索恩。黑洞的本體藏匿在陰影中,發光的部分則是黑洞周圍吸積的氣體。

  M87黑洞和《星際穿越》黑洞最大的不同,在于後者有一個薄吸積盤,而M87黑洞的吸積盤較厚。


  那麽,黑洞周圍的光環究竟發出的是什麽樣的光呢?具體來講,這次全球8台射電望遠鏡收集到了湍急的吸積氣體輻射出的波長爲1.3毫米的光。


  這種光比我們熟悉的可見光波長要長,其實並不存在顔色的區分,科學家們只能感應到信號的強弱,照片中的紅色是後期處理的效果,而《星際穿越》選擇了亮黃色。

  《星際穿越》中的黑洞選擇用亮黃色進行呈現


  爲什麽選擇這個波段?這裏面講究很大。一方面,黑洞吸積氣體在這個波段的輻射比較強。另一方面,這個波段在射電波中算是波長比較短的。


  照片的分辨率與兩個主要因素相關。觀測的波長越短,望遠鏡的口徑越大,照片就越清晰。這次,科學家們運用甚長基線幹涉技術(VLBI)將8台望遠鏡組成了一台口徑等同于地球直徑的巨大望遠鏡網絡。那麽,爲什麽不使用波長更短的紅外線、甚至可見光呢?袁峰解釋道,在這些波段,幹涉技術還沒有那麽成熟,無法實現給黑洞拍照的目的。可以說,1.3毫米的波長正處在一個技術的平衡點上。


  從源頭上來講,這些光是由黑洞吸積盤上的同步輻射産生的。氣體到了吸積盤附近,溫度變得非常高,粒子的運動速度達到了相對論性速度。在吸積盤産生的磁場裏,相對論性粒子運動就會發出同步輻射。

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