你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

昨天,美國國家科學基金會

在“事件視界望遠鏡”項目首個發現發佈會上

發佈了

人類歷史上首張黑洞照片!!

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

照片“主角”是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質量黑洞,其質量是太陽的65億倍,距離地球大約5500萬光年。照片展示了一箇中心為黑色的明亮環狀結構,看上去有點像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“陰影”,明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。

黑洞有啥學問?

根據愛因斯坦引力場方程的計算,如果大量物質集中於空間一點,奇點周圍會形成時空扭曲的“視界”,一旦進入這個界面,連光子也無法逃逸。

這個預測在1916年被提出來,不過,直到1967年,普林斯頓大學核物理學家約翰?惠勒才在一場講座裡首次使用了“黑洞”(black hole)這個詞彙,並迅速流傳開來。

確切地說黑洞是一種密度極大、體積極小的天體。

本次拍攝的模特之一位於星系M87中的黑洞,質量大概相當於65億個太陽!

這個超級質量的天體是由眾多的小黑洞合併而來,小質量黑洞是在恆星“死亡”後,內核發生引力坍縮時形成的。幾乎所有質量都集中在最中心的“奇點”處。

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

牛頓的萬有引力告訴我們,質量越大,引力越大。因此質量巨大的黑洞具有超強的引力。

連光也無法逃脫黑洞引力的“魔掌”,所以人類無法直接觀測到它。就這樣,黑洞就像一個“隱形的巨獸”悄悄地“埋伏”在宇宙深處。

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

黑洞還分種類?

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

有確認存在的黑洞嗎?

有。人類探測到的第一例引力波信號,就是由雙黑洞併合產生的。

人類發現的第一個強有力的黑洞候選天體是1964年發現的天鵝座X-1,距離地球約6000光年。天鵝座X-1有一個正在被它吃掉的“舞伴”,但伴星的質量卻比它本身更加大,引發了廣泛的爭議,其身份長期懸而不決,霍金都為此打過賭(並輸掉了)。

科學家們後來測得天鵝座X-1的質量約為14.8個太陽,視界半徑300公里,應該是一個“胃口”非常小的黑洞。

目前,科學家們更為關注的一類黑洞候選系統是軟X射線瞬變源。這類系統包含一個小質量的舞伴,通常處於寧靜態,但會出現間歇性的X射線爆發現象,間隔時間從數月到數十年不等。間歇性爆發的時候,就是探測黑洞的好時機。

這次照片是怎麼拍到的?

這一切要歸功於事件視界望遠鏡(EHT)啦!EHT並不是單獨的一個望遠鏡,而是由分佈於全球不同地區的8個射電望遠鏡陣列,組成的一個虛擬望遠鏡網絡,有效口徑尺寸達到地球直徑大小。

EHT由8臺望遠鏡組成,分別是:南極望遠鏡(South Pole Telescope);位於智利的阿塔卡馬大型毫米波陣(Atacama Large Millimeter Array,ALMA);位於智利的阿塔卡馬探路者實驗望遠鏡(Atacama Pathfinder Experiment);墨西哥的大型毫米波望遠鏡(Large Millimeter Telescope);位於美國亞利桑那州的(Submillimeter Telescope);位於夏威夷的麥克斯韋望遠鏡(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT);位於夏威夷的亞毫米波望遠鏡(Submillimeter Array);位於西班牙的毫米波射電天文所的30米毫米波望遠鏡。它們在2017年4月對兩個黑洞目標進行了聯合觀測。

從2018年起,又有格陵蘭島望遠鏡、位於法國的IRAM NOEMA天文臺和位於美國的基特峰國立天文臺加入後續的研究和校準工作。

全球一共60多個研究機構參與了研究,其中包括中國科學院下屬的上海天文臺、雲南天文臺等機構,以及華中科技大學、南京大學、中山大學、北京大學、中國科學院大學、臺灣大學等高校。這也是中國上海和臺北兩地聯合舉辦新聞發佈會的原因。

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

你好,“甜甜圈”黑洞!我們是地球人!

地球會被黑洞吞噬嗎?

答案是明確的:不會!

只有比太陽的質量大二、三十倍以上的天體才會產生黑洞。也就是說太陽不會變成黑洞。

就算太陽所在的位置有一個黑洞,地球也不會有危險,因為只有和黑洞足夠近才可能被黑洞吞噬、撕裂,而地球處於安全距離。

其實,作為滄海一粟,能看到黑洞的真實模樣,我們是幸運的。

從古至今,面對幽深無垠的宇宙,人類像孩子一般仰起頭好奇地打量。

這一次,黑洞帶給我們的驚喜註定書寫新的歷史!但,驚喜遠不止這些。

黑洞的故事,才剛剛開始。

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