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为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?

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online_member 发表于 2019-7-19 22:33:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
为什么我们从未捕捉过黑洞的倩影?

我们的影像记录了数百光年以外的系外行星、将逐渐迈向超新星的恒星以及宇宙边缘的星系。您也许会想,到目前为止,我们已经拍摄了可能存在的各种宇宙物体的照片。然而,时至今日,我们仍然在等待从事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)返回的第一批图像,即为直接捕捉黑洞周围环境而进行的最大尝试。这无疑是正确的:我们的目标只是捕捉黑洞周围的影像;我们永远不会有黑洞本身的图像。因为这在技术上是不可能的:这就是原因。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?32 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



黑暗中的阴影

黑洞的概念登上历史舞台源自阿尔伯特?爱因斯坦发表他的广义相对论。根据广义相对论,物体质量越大,就越能扭曲宇宙结构,即时空。这种翘曲会产生引力,使得周围的物体绕着轨道运行,甚至与邻近位置的大型物体发生碰撞。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?36 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



当时,一个小小的的扰人的细节很是令爱因斯坦不安:根据他的理论,如果你将恒星的质量压缩到一个足够小的空间,物理定律就会瓦解以形成一个奇点,一个密度和重力达到无穷大的地方。直至一年后,方有其他的科学家证明这并不是计算的舍入误差——实际上,这一现象始终在发生:一直都有大型恒星塌陷变成奇点。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?59 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



在奇点中作用的特殊力量会产生球形的区域空间,其产生的引力如此强大,以至于光线都无法逃脱。这就是我们熟知的黑洞。这个定义暗示了我们在技术上无法成像的原因:它本身不会发射或反射光。因为光是我们看见物体的唯一方式,所以看到一个黑洞应该是不可能的。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?87 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



当然,这只是一个技术性问题:阴影也不发光,但你仍然可以“看到”它们,凭借的,是通过和其周围的光线形成对比。而这就是我们计划直接对黑洞进行成像的方法:即,通过对其周围可发射光线的物体进行成像。如此一来,黑洞周围的边界,即定义光是否可逃脱的界限,被称为事件视界。被拉向而非经过事件视界的气体和尘埃变成了一个吸积盘,以如此巨大的速度在黑洞周围旋转,逐渐加热并发射了望远镜可以看到的X射线和伽马射线。而这就是事件视界望远镜所试图捕捉的事物。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?31 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



难以置信的小且远

事件视界望远镜是一项真正意义上载入史册的成就:它结合了分布在全球各地的15到20个射电望远镜,彼此相距12,000公里,并将它们全部指向同一物体。这基本上为我们提供了大小与我们整个行星相当的望远镜,而其精准度可达到在月球上发现苍蝇的程度。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?63 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



图解:位于智利阿塔卡马沙漠的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)

这一特点绝佳,因为与流行的看法恰好相反:即使是处于星系中心的超大质量黑洞也相对较小。以盘踞在银河系中心的一个超大质量黑洞人马座A*为例。如果我们想要直接成像,它是我们最好的选择,因为它是我们天空中最大的一个黑洞。但这一信息并无实质裨益:虽然它的质量是太阳质量的40亿倍,但它的直径却大约与太阳与地球之间的距离相当,再考虑它距离我们27,000光年的事实,你开始明白为什么直接观察它是一个很大的挑战。

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?71 / 作者:GRcSXZPy / 帖子ID:50019,201056



但这正是天文学家通过事件视界望远镜上声称其已经完成的事项:通过编译数据并使用特殊算法将其转换为清晰图像的问题。在不久的将来,我们应该有初步图像,可以显示我们天空中的超大质量黑洞的大小、形状和周围环境。它在技术上不会是“洞”本身,而更像墙上的阴影一样,它应该会告诉我们很多我们需要知道的东西。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. curiosity-Ashley Hamer-陈简简

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本文选自:今日头条
online_member 发表于 2019-7-20 12:05:59 | 显示全部楼层
为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?65 / 作者:jun05022 / 帖子ID:50019,201205

为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?81 / 作者:jun05022 / 帖子ID:50019,201205


为何黑洞总是犹抱琵琶半遮面?77 / 作者:jun05022 / 帖子ID:50019,201205


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