时时彩开奖结果-为了看到黑洞,咱们“造”了个地球那么大的望远镜


造就第439位讲者 左文文

  • 中科院上海天文台团委书记

“看见”黑洞,一直是人类的愿望。

今日我就给咱们讲一个关于黑洞的故事。我想告知咱们:

咱们为什么要拍一张黑洞的相片?

咱们是怎样摄影它的?未来,咱们还有怎样的等待?

为什么要给黑洞摄影?

咱们或许知道,这张相片摄影的,其实是5500万光年之外一个长得像橄榄球相同的星系中心的超大质量黑洞。它的质量是太阳质量的62亿倍。

咱们知道,在世界中的每一个大质量星系里,也包含咱们的银河系,都存在着一个超大质量的黑洞。

咱们现现已过一些直接的办法去判别它们的存在,就如同咱们看不到风,可是可以看到风吹动落叶、旗号,来判别风的存在。

相似的,咱们也现现已过一些办法直接地判别黑洞是存在的,比如说调查它周围的恒星气体宣布的光,或者是两个黑洞打架发生的引力波。

可是,咱们还不满意。人类的好奇心和探究欲,唆使着咱们想要知道:

黑洞——它终究长什么姿态?

我可不可以更直接地去看到黑洞?

这便是为什么咱们要给黑洞拍一张相片。

给黑洞摄影,终究有多难?

黑洞,它那强壮的引力使得周围的气领会向中心下落。在这个过程中,气体是转动着下落的,就像咱们翻开洗脸池的出水口,你会发现池子里的水是一边转一边往下活动的。

黑洞也相同,周围的气体,一边旋转一边向黑洞中心坠落,最终会在黑洞周围构成一个发光的腰带,咱们称之为吸积盘。

还有一些气体没有被吸进去,这些气体很或许会向外喷发出去,发生喷流。

那么这时候咱们会意识到,黑洞其实并不真的是全黑的,在黑洞的周围,有吸积盘、喷流,这些物质都会发生光。

可是,在黑洞视界邻近,引力十分强,以至于将光线都曲折了。

可以幻想一下,原本光子都是直线传播的,可是到了黑洞邻近,不好意思,它能让你跑的道路都变弯了,还能让你围着黑洞绕圈圈,进而在堆集效应下构成一个亮环。光环的内侧由于显得比较暗,所以称作暗影。

这个光环的半径有多大呢?咱们来看一下这张图。

左边的图是咱们观测得到的,中心那张图是经过数值模仿的成果。

咱们会发现,观测到的如同也没有那么很高清。理论模仿告知咱们,在间隔黑洞中心大约2.5倍黑洞半径的区域,会构成一个光环。所谓黑洞的半径,咱们可以了解成是在黑洞周围光都无法跑出去的势力范围。

换算成数值的话有多大呢?假如咱们把时时彩开奖结果-为了看到黑洞,咱们“造”了个地球那么大的望远镜太阳压缩成一个史瓦西黑洞,它的势力范围(半径)便是3000米,也便是3000米内的光线都不能逃出去。

在咱们自己的银河系中心,有一个适当于410万倍太阳质量的黑洞。咱们可以算一下,一个太阳质量的黑洞,势力范围是3000米,那假如是400万个太阳质量的黑洞,势力范围便是1200万千米。

用上面说到的2.5倍系数换算一下,就能得出这个黑洞光环的直径大约是7000多万千米。光环很大,听起来如同不难拍,可是假如我告知你它间隔咱们有多远呢?

26000光年。

260陶慧00光年适当所以250亿亿千米,这么远的间隔想拍到一个直径7000多万千米的环有多困难呢?

咱们小时候都用过量角器,满月时从地球上观测月亮的巨细,大约是量角器上的0.5度那么大。

假如从地球去观测这个黑洞的话,它的光环巨细,大约只要量角器上的一亿分之一度那么大。

你们可以幻想它有多么多么小了,这样的情况下,咱们该怎么拍到它?

其实,咱们人类的眼睛便是一个小型望远镜,仅仅咱们看东西用的是可见光波段。而可见光波时时彩开奖结果-为了看到黑洞,咱们“造”了个地球那么大的望远镜段的波长,大约是6000埃(1埃=0.1纳米),换成长度适当所以600纳米。

假如咱们在可见光波段去观测这个黑洞,望远镜的口径需求造到6千米那么大;

假如用红外波段去观测黑洞,望远镜口径得造到15千米;

假如用毫米波去观测,望远镜要造到1万千米那么大;

用米波的话,望远镜得造到1000倍的地球那么大……

这么大的望远镜,能造出来吗?

事实上,现在地球上最大的单口径光学和红外望远镜,也就十米那么大,从十米跳动到六千米,可不是经过尽力就可以完成的腾跃。

可是假如用毫米波观测呢?地球那么大的单个望远镜造不出来,但咱们有一种技能,叫做VLBI——甚长干与丈量技能。

这种技能的原理是这样的:假定地球上有四台望远镜,东南西北四个方向,咱们一同构成了一个网络,这时候咱们一同构成的这个等效望远镜,它的等效口径,适当于最远的两台望远镜之间的间隔。

这样的话,假如我可以在夏威夷这个方位装个望远镜,在南极再装个望远镜,我的口径是不是就很挨近地球的直径了?

经过这样的技能,咱们完成了一个等效口径和地球直径适当的望远镜。全世界的科学家一同,在全球六个地址,八个台站,构成了一个EHT的网络,也便是事情视界望远镜网络。

咱们去对两个黑洞的模特进行摄影,一个是自己老家银河系的黑洞,还有一个是间隔咱们5500万光年之外的M87星系中心的黑洞。

2017年咱们一时时彩开奖结果-为了看到黑洞,咱们“造”了个地球那么大的望远镜同进行了摄影,花了十天的时刻,获得了海量的数据。

这个数据有多大?

关于M87,咱们使用了来自七个天文台差不多是五天的数据,巨细有3500T。

1T是1000个G,咱们平常看的高清电影,最多2G。假如把所有这些数据换算成咱们看的电影,从早看到晚,一个人要300年才能把这些数据全都看完。

如此大的数据量,再把不同的望远镜的数据进行时刻延迟的批改等等相关处理、剖析。即便有如此强力的超级计算机、如此高效的算法,咱们仍然花了近两年的时刻,才完成了数据处理。

直到2019年4月10号,这张黑洞的相片,总算发布出来了!

用科学的办法翻开这张黑洞相片

接下来我告知咱们怎么去解读这张相片。

首要,我要告知咱们的是,这张相片的色彩——不重要。假如你喜爱用蓝色、绿色,都可以。

那什么最重要呢?

没错,便时时彩开奖结果-为了看到黑洞,咱们“造”了个地球那么大的望远镜是这张相片上的亮度。亮度反映的是,黑洞在毫米波这个波段,不同空间区域它的亮度散布。

首要你能在时时彩开奖结果-为了看到黑洞,咱们“造”了个地球那么大的望远镜相片上看到一个环,它的南部如同更亮,也便是它有不对称性。

为什么会不对称呢?

假定这个环是正对着咱们,咱们会觉得上面和下面应该是相同亮的。可是,假如黑洞光环下面的部分倾向咱们一点,那么下面就会看起来更亮一些。它的构成原理是多普勒效应。

现在咱们看到的是M87星系中心的黑洞,未来的话咱们还能看到银河系中心的黑洞。而这样一些相片背面,是一个极大的团组,由200多名科学家组成。

这其间,来自我国大陆的科学家有16位,他们在参加EHT协作之前,现已在黑洞的高分辨率成像和理论剖析作业上有了许多堆集。

从前期的国际协作的推进,到望远镜使用时刻的请求、去四千米海拔的望远镜场所进行现场观测,再到数据的相关处理、剖析,后期论文的写作,全程都有我国学家的身影。

最重要的是,EHT的“八大金刚”(望远镜)傍边,坐落夏威夷的一台望远镜JCMT是咱们我国大陆出钱出力运营的,这是一个十分了不得的奉献。未来咱们还在等待银河系中心黑洞的相片诞生。

对这些黑洞相片的研讨,对它背面数据的研讨,能让咱们更好地了解黑洞、引力,甚至于整个世界。

期望咱们可以因而理解,黑洞不是科幻小说里虚拟出来的。黑洞,不黑。


修改:李莹

校正:其奇

智力支撑:共青团上海科学技能作业委员会

造就:剧院式讲演,发现创造力

更多精彩内容,敬请点击文末蓝字“了解更多”。