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人类天文史上首张黑洞照片面世

2019年4月17日

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全球首张黑洞照片。版权:欧洲南方天文台

    北京时间2019年4月10日晚9点,事件视界望远镜(Event Horizon Telescope, EHT)合作组织协调召开全球六地联合新闻发布会,宣布人类首次利用一个口径如地球大小的虚拟射电望远镜,在近邻巨椭圆星系M87的中心成功捕获世界上首张黑洞图像(上图)。

    这张图像提供了黑洞存在的直接“视觉”证据,使得在强引力场下验证爱因斯坦广义相对论,细致研究黑洞附近的物质吸积与相对论性喷流成为可能。这次“拍照”是由全球30多个研究机构的科学家参与,利用全球不同地区的8个射电望远镜,历时2年拍摄,又历时2年“冲洗”出来的。

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M87星系中心超大质量黑洞(M87)的图像

    黑洞因其本身不发光,并且引力强大到光线都无法逃逸,所以不能直接观测到,因此才起名为“黑洞”。目前,天文学家普遍相信黑洞确实存在于宇宙之中,从质量为数倍到数十倍于太阳的恒星级黑洞,到高达数百万倍甚至数十亿倍太阳质量的超大质量黑洞,应有尽有。而且,超大质量黑洞存在于几乎所有星系的中心。

    然而在这张照片公布之前,即使在LIGO/Virgo探测到引力波、从而权威性地证明黑洞存在的今天,人类还是没有直接看到能够揭秘极端条件下时空秘密的那个“洞”——“黑洞事件视界”。

    那么这次的黑洞是怎么被拍到的?

    一个世纪以来,人类都没能拍到黑洞,那是因为“黑洞视界范围”,也就是说黑洞理论上说只存在于一个“奇点”上,能被看到的界线非常非常小。而且黑洞自身不发光,难以直接探测。

科学家们便只能“曲线救国”,采用一些间接方式来探测黑洞。比如,观察吸积盘和喷流。吸积盘,就是围绕黑洞旋转的气体盘,由恒星的气体组成。还有一部分气体在掉入黑洞视界面之前会形成喷流。物质被吸入黑洞时会产生大量光和热,因此很容易被科学家探测到。这次负责拍下黑洞照片的是事件视界望远镜EHT(Event Horizon Telescope)。

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射电望远镜工作原理(图片来源:网络)

    这个计划始于2015年,位于南极、智利、墨西哥、美国亚利桑那州、夏威夷和西班牙的8台射电望远镜,模拟出了一台地球大小的超级望远镜,并在2017年4月EHT就已经完成了拍摄。

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一次负责拍到黑洞照片的望远镜之一:事件视界望远镜EHT(图片来源:网络)

    为什么照片要“洗”2年?

    用摄影师熟悉的语言来解释,就是这张照片需要海量的“修图”工作——因为与其说是拍照片,倒不如说是检测到了一大堆的数据,必须要做可视化处理。这个数据非常非常非常地大……

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侦测到的数据存储在数百个硬盘上,总共有半吨重(图片来源:网络)

    而且,为了保证这张照片的客观正确,科学家们分成了数个独立的小组,在没有任何沟通交流的前提下分头工作,最终将几个团队生成的影像进行比对,竟然惊人的一致,这就从客观上验证了照片的正确性。

    总之,拍到黑洞的“照片”仅仅是第一步,它将是全人类迈向更广阔太空的重要基础。

来源:中国摄影家协会网


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