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2019-09-08 20:47
2020年,我们将看到黑洞的第一个视频

本文来自公众号:原理(ID:principia1687),作者:Zwicky,题图来自:视觉中国


1.


今年4月10,一个巨大的“甜甜圈”横空出现,吸引了全世界的目光。正当所有人都在为人类拍摄到的首张黑洞照片欢呼时,其背后的科学团队却已经在策划续集:一部能展示黑洞吞噬巨大气体云的电影!科学家想要知道这些星系中的怪兽是如何进食的,以及如何随时间的演化,因为这对于理解黑洞和星系间的相互作用至关重要。


事件视界望远镜(ETH)合作组是这一计划的幕后科学团队,他们已经获取了必要的观测数据,目前正在处理堆积如山的海量数据。2020年,我们就很有可能可以看到黑洞的第一个视频。


9月5日,EHT项目负责人Shep Doeleman在接受法新社采访时表示:“我预测,在下一个时代末期,我们将能制作出高质量的实时黑洞电影,它们将不仅可以揭示黑洞的样子,还能揭示它们在宇宙舞台上的行为。”


提出EHT概念的天文学家Heino Falcke在接受BBC的采访时说:“就像行星一样,黑洞也会旋转。黑洞的强大引力会扭曲周围的空间和时间。所以,看到空间自身旋转的这种奇怪效应是天体物理学的圣杯之一。”


2. 


从前,天文学家可以探测到被黑洞吞噬的光,却缺乏清晰的图像来观测光的形状。但当研究小组将多个射电望远镜连接在一起时,这个障碍便被克服了,应运而生的是一个相当于地球大小的巨型望远镜,它能以前所未有的分辨率观测夜空中出现的微小天体。


这项艰苦的工作在上个时代末才开始有了回报。研究团队获得了使用三个望远镜来证明概念的机会,并在2008年发表了对黑洞的首次测量结果。


到了2017年4月,他们已经在智利、西班牙、墨西哥、美国和南极组装了8台高灵敏度的射电望远镜。这些巨大的仪器可以观测到高频射电波,从而使天文学家的视线能穿透星系中的气体和尘埃,一直延伸到黑洞的边界。


这些望远镜通过原子钟网络实现同步,从而组成了大小和地球相当的虚拟望远镜。距离地球5500万光年之外的M87星系中心的超大质量黑洞是EHT的拍摄目标之一,其质量相当于65亿个太阳。运用全新的算法和成像技术,研究人员在经历了近两年的数据分析后,才最终使我们看到了这只引力怪兽:


图像中心是黑洞的剪影,周围环绕着一个明亮的光子环。| 图片来源:EHT


9月5日,EHT团队(由来自世界各地的347名科学家组成)因成功拍摄到了黑洞的第一张图像,而荣获了2020年度的基础物理学突破奖。


3.


除了探测到了我们看到的那张M87星系的黑洞之外,研究小组还观测了我们银河系中心的黑洞:SgrA*。他们在2018年进行了数据读取,并计划在明年重复一遍读取过程。


我们银河系的黑洞要比M87中心的要动荡得多,所以它很难被观测到。环绕在M87周围的物质大约需要一个月的时间绕行一圈,但在SgrA*周围的物质却只需半小时就能转一圈。


Doeleman说:“我们可能会在2020年之前就制作出第一部大致的电影。”在理想的情况下,科学家还需要更多的地面望远镜和卫星的加入,以进一步提高分辨率。


由于M87的第一张图片所引发的公众兴趣,让Doeleman对未来的资金前景感到更加乐观。他说:“EHT比我能想到的历史上任何其他科学项目都更有价值。我们确实把自己视为探险家,我们在脑海中进行了一次旅行。我们是黑洞边缘的仪器。现在我们回来报告我们的发现。”


黑洞仍旧有着许多的谜题。未来,黑洞图像和视频将使天文学家能够在新的极限下检验爱因斯坦的理论,并进一步揭开关于黑洞吸积盘和喷流的种种未解难题。但更重要的是,在黑洞的核心隐藏着关于如何统一广义相对论和量子力学的线索。


参考来源:

https://www.afp.com/en/news/826/black-hole-movies-coming-soon-says-leading-astronomer-doc-1k19b41

https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-49571917


本文来自公众号:原理(ID:principia1687),作者:Zwicky


本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。

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