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关于“摄猎”黑洞的八大天问曹操传万能调试器

时间:2019-04-13 22:20 来源:小父亲 作者:小父亲
摘要:本文由中科院中国科普博览微信公号与本版合营推出。作圈外工钱《黑洞来客》团队成员,此中苟利军为中科院国家天文台研究员、国家天文台恒星级黑洞发生发火现象研究创新团组卖力人。 北京时间4月10日,人类首张黑洞照片在全球六地的视界望远镜颁布会上同步颁布。经

小父亲 www.liuhuaji.com.cn   本文由中科院中国科普博览微信公号与本版合营推出。作圈外工钱《黑洞来客》团队成员,此中苟利军为中科院国家天文台研究员、国家天文台恒星级黑洞发生发火现象研究创新团组卖力人。

  北京时间4月10日,人类首张黑洞照片在全球六地的视界望远镜颁布会上同步颁布。颠末漫长的等级候,在全球200多位科学家的努力之下,第一幅黑洞照片新鲜出炉。

  持久以来在电脑上仿照获得的黑洞形象,第一次序顺序序真实地出此刻我们的眼前。在这张来自视界望远镜的照片里,M87中间黑洞犹如影戏《指环王》中索伦的魔眼,在缓和而神秘的赤色光环中央,是一片深黑的无底之洞。

  这个圆环》》的一侧亮一些,另一侧暗一些,原因在于吸积盘的活动效应——朝向我们视线活动的区域因为多普勒效应而变得更亮,远离我们视线活动的区域会变暗。中央玄色的区域就是黑洞自己——光芒无法逃离之处。

  1968年,美国天体物理学家约翰·惠勒提出了“黑洞”的观念,而100多年前德国物理学家卡尔·史瓦西就为黑洞作出了精确解。今天我们收获了第一张黑洞的照片,人类对黑洞和宇宙的熟悉又迈出了关头一步。

  在2017年4月全球数个射电望远镜阵列组成虚拟望远镜网络事件视界望远镜(EHT)并拍下第一张黑洞照片之时,我们就曾写到:“人类第一次序顺序序看到黑洞的视界面,无论我们终极获得的黑洞图像是什么样子——是像影戏画面一般壮不雅观广大,或圈外人只有几个恍惚的像素点——事件视界望远镜都意义特殊,这是我们在黑洞不雅视察史上迈出的主要一步。不雅视察功效不贰贰仅仅是一张照片那么简朴,它一方面斥责责应着爱因斯坦的广义相对论,另一方面也将辅佐我们答复星系中的壮不雅观喷流是如何孕育产生并影响星系演化的。我们将成为有史以来第一批‘看见’黑洞的人类,真是好运气。”

  两年之后,这张名贵的照片终于出此刻我们眼前,同时它让我们思索下面的一些问题。

 ?、僬庹胖档萌澜缌赝毙耸Χ诎洳嫉恼掌?,终究是怎么拍出来的?

  在已往10多年间,美国麻省理工学院的科学家们联合了其它研究机构的科研人员,开展了激动人心的“事件视界望远镜”项目,全球多地的一系列亚毫米射电望远镜同时对黑洞展开不雅视察。

  事件视界望远镜由位于四大洲的数个射电望远镜所组成,构建了一架和地球巨细相称的望远镜。它们北至西班牙,南至南极,向选定的方针撒出一条大网,捞回海量数据,以勾画出黑洞的模样。

  事实上,亚毫米波段和我们很是认识的可见光有着天壤之别。这个波段我们是无法直接看到的,操作亚毫米波段给黑洞拍照,其实就是获得黑洞相近围辐射的空间漫衍图。

  对付我们日常接触的光学照片来说,它回响反映的是光学波段不贰贰同颜色或圈外人频率的光子在不贰贰同空间位置上的漫衍环境。明利剑了这一点以后,我们就很等闲理解亚毫米波段“黑洞照相馆”的道理了。

  固然是在单个频率进行亚毫米波段不雅视察,但由于黑洞相近围不贰贰同区域的光子所孕育产生的辐射强度不贰贰同,我们可以获得一个光子强度漫衍图,然后我们假定不贰贰同的强度对应着不贰贰同的颜色,就能够获得一幅“伪色图”——图中的颜色很可能是科学家按照小我私家兴趣自行设定的颜色。

 ?、谟跋贰缎羌蚀┰健分械?ldquo;卡冈图雅”黑洞有着深不贰贰见底的玄色中间与立体清楚的气体圆环》》,这次序顺序序颁布的照片里的M87为何恍惚很多?

  与光学照片一样,清楚度泉源于辨别率。要提高望远镜辨别率,可从两方面努力:一是降低不雅视察频段光子的波长(等级价于增强能量),二是增加望远镜的有效口径。操作全球不贰贰同处所的望远镜联网,我们获得了一个口径超大的望远镜,并在相关技能相对成熟的射电波段内,选择了能量最高的毫米和亚毫米波段。

  值得留意的是,有效口径取决于望远镜网络中相距最远的两个望远镜之间的距离。2017年,一系列亚毫米波望远镜插手不雅视察,2018年北极圈内格陵兰岛的亚毫米波望远镜插手,基线长度增加,提高了辨别率。

  固然我们此刻的亚毫米望远镜基线已到达了1万公里,但空间辨别率刚到达黑洞视界面的尺微暇,所以在科学家们不雅视察的有限区域内,就相称于只有有限的几个像素。在《星际穿越》中,天文学家基普·索恩设想的黑洞形象——包孕吸积盘的很多详细细节——都通过技能手段泛起了出来,然而在真实的环境下,我们在照片中只能看到吸积盘上的几个亮斑而已。

  既然我们可以将两个望远镜安排得很远实现更高辨别率,那么能否只用两个望远镜来完成黑洞照片呢?很遗憾,不贰贰行。不雅视察要求的不贰贰仅仅是辨别率,另有火速度——高辨别率可以让我们看到更多的细节,而高火速度则能够让我们看到更暗的天体。

 ?、凼咏缤毒?017年最先拍摄,近日才颁布成就,为什么这张“简朴”且“恍惚”的照片“冲刷”了两年之久?

  首先,望远镜不雅视察到的数据量很是重大。2017年,望远镜的数据量到达了10PB(10240TB),2018年又增加了格陵兰岛望远镜,数据量担任增加。重大的数据量使措置惩罚惩罚的难度不贰贰停加大。

  其次序顺序序,在数据措置惩罚惩罚的历程傍边,科学家也遭遇了不贰贰少技能难题——黑洞周围围的气体处于一种极度情况傍边,其活动有着很是多的不贰贰确定性——为了解决这些问题,科学家们还专门开发了特定的措施和工具。

  再次序顺序序,为了保证功效的准确性,在终极数据措置惩罚惩罚的时候,严谨的科学家们在两个不贰贰同的处所分袂措置惩罚惩罚、分袂验证。全世界范畴内设立了两个数据中间,一个是位于美国的麻省理工学院,此外一个是位于德国的马普射电所。二圈外人互相独登时措置惩罚惩罚数据,也互相验证和校对,保证了终极功效准确可靠。

 ?、芎诙囱芯坷币丫?,4年前引力波已经让我们“听”到了来自黑洞合并的声音,为什么直到今天我们才“看”到黑洞的照片?

  简朴地说是因为黑洞区域实在太小了——而之前望远镜角辨别率或圈外人放大倍数不贰贰够,在已往几年中,我们才真正实现了能够看到黑洞周围围区域的辨别能力。

小父亲
责任编辑: 莞城在线

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