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首张黑洞的照片亮相 天文学家为你科普黑洞

作者:admin 发布日期: 2019-04-11 二维码分享

近日大家在各大新闻平台都因为首张黑洞的照片亮相而引起了民众的关注,四川停车场管理系统小编觉得大家应该都看到了有关黑洞的新闻和讨论,那么下面小编就通过了解跟大家说说吧。


1.黑洞是什么?

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(event horizon)。


宇宙中,天文学家们根据质量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(介于前两者之间)。


2.为什么要研究黑洞?


黑洞就在宇宙中,黑洞自身有一堆让人着迷的秘密,等着人类去研究。一,在人类居住的银河系中中心就有一个超大质量黑洞,它的质量大约400多万倍太阳质量;二,这颗超大质量黑洞会影响人类的生活吗?三,银河系中除了这个超大质量黑洞外,还有很多恒星级黑洞,它们和人类有关系吗?四,黑洞和它所在的星系之间究竟有什么关系,这也是天文学家非常关心的领域。


3。为什么要给黑洞拍照?


对黑洞阴影的成像将能提供黑洞存在的直接“视觉”证据。黑洞具有强引力,因此给黑洞拍照,重要的目的是在强引力场的极端环境下验证爱因斯坦的广义相对论,并同时细致研究黑洞周围的物质吸积和喷流的形成及传播。


4。给黑洞拍照,是要拍一张怎样照片?天文学家期望拍一张怎样照片?


广义相对论预言,由于黑洞的存在,我们将会看到中心区域存在一个由于黑洞视界而形成的阴影(shadow),其周围环绕一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环,由于黑洞的自旋及与观测者视线方向的不同,光环的大小约为4.8-5.2倍史瓦西半径(注:史瓦西半径指没有自旋的黑洞的事件视界半径)。


5. 什么样的黑洞适合拍照?


黑洞阴影和周围环绕的新月般光环非常非常小,在拍照设备能力有限的情况下,要想拍摄到黑洞的照片,毫无疑问要找到一个看起来角直径足够大的黑洞作为对象。


由于黑洞事件视界的大小与其质量成正比,这也就意味着质量越大,其事件视界越大,因此近邻的超大质量黑洞是完美的黑洞成像候选体。位于人马座方向的银河系中心黑洞Sgr A* 和近邻射电星系M87的中心黑洞M87* 是两个目前已知优的候选体。


银河系中心黑洞的史瓦西半径约为10微角秒,其黑洞阴影的角直径大小相应为47-50微角秒, 这相当于一个苹果在月球上的角直径大小(月球的角直径是30角分)。M87中心的超大质量黑洞(M87*)的黑洞阴影看起来要比银心的黑洞阴影略小,约为37-40微角秒。


6.此次拍照使用的视界望远镜(EHT)是一台什么样的望远镜?


为了捕获首张黑洞图像,全球超过200名科学家达成了EHT这一重大国际合作计划。EHT观测所利用的技术就是毫米波VLBI,目前其工作波段在1.3mm,并且将有望扩展到更短的0.8mm。


EHT合作者们在2017年4月份到多个世界上高、偏僻的射电天文台,以一种爱因斯坦永远也不会想到的方式去检验广义相对论。参与此次观测的包括位于世界6个地点的8个台站(Atacama Pathfinder Experiment, APEX; Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array, ALMA; IRAM 30-meter Telescope; South Pole Telescope, SPT; James Clark Maxwell Telescope, JCMT; Large Millimeter Telescope, LMT; Submillimter Array, SMA; Submillimeter Telescope, SMT)。其中,JCMT目前由东亚天文台负责运营,是中国大陆及台湾地区、韩国以及日本的共同合作项目。


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