银心黑洞也被人类捕捉

#时事热点头条说#2019年,EHT合作组织(事件视界望远镜:Event Horizon Telescope)发布了人类拍到的第一张黑洞的照片,我们终于看清了这个从上个世纪就被无数物理学家预言存在的神秘类天体。这张照片的主角位于M87星系的中心,与地球的距离大约有5500万光年。不过,它并不是唯一一个被事件视界望远镜捕捉到的黑洞,在给它拍照片的同时,事件视界望远镜还给另一个黑洞也拍了一张照片,只不过这张照片更加神秘,还要再等3年才能被公布。

又一张黑洞照片2022年5月12日,第二张黑洞照片被公布出来,这是一张关于银河系中心的黑洞照片,人马座A*(Sagittarius A*)是一个位于银河系中心的超大质量黑洞。

人马座A*(Sagittarius A*)

20世纪60年代,天文学家发现,大多数星系的核心应该都是超大质量黑洞。

位于星系中心的黑洞,质量大约是太阳的100万至10亿倍,而天文学家对恒星轨道的研究也证明,就算是相对平静的星系,例如我们身处的银河系,它们的中心区域也存在巨大的黑洞。

超大质量的黑洞足以扭曲周围的时空,改变大量天体的运动轨迹,将它们“束缚”在黑洞周围,组成一个星系。

随着观测的深入,天文学家还发现星系中应该还存在许多看不见的暗物质与暗能量,只有它们存在,才能解释为何处于星系边缘的天体的运转规律。

但是,关于星系中心的黑洞是如何产生的,至今仍然是一个迷。

有天文学家推测,它们可能诞生自形成星系的巨大气体云的坍缩,或是由许多更小的黑洞不断合并而成。

人马座A*人马座A*是一个明亮致密的射电源,拥有极大的角动量,大约11分钟就能自转一圈,它也是目前人类观察到的,距离地球最近的,被认为是研究黑洞物理的最佳目标,它和我们的距离只有2.7万光年。

然而,天文学家获得它的照片的时间是2017年4月,为何距离更远的M87中心黑洞只需要2年就能公之于众,而人马座A*则花费了5年的时间,公布出来的照片还更模糊?原因有三第一个原因,人马座A*比M87中心黑洞小得多。

M87中心黑洞的质量相当于65亿个太阳那么大,而人马座A*的大小只约等于400万个太阳。

前者的质量是后者的1500至1600倍,而黑洞越小,围绕着黑洞运动的气体的转速就越快。

这些不断运动的气体很容易让图片在曝光时出现重影。

第二个原因,人马座A*的位置。

它位于银河系的中心,而事件视界望远镜都是从地球出发,从银河系的银道面出发观测它。

在这个过程中,仪器必须穿过银河系中的无数天体、气体和尘埃,它们会产生散射,这就让最后呈现出来的照片被强行加上了“模糊滤镜”。

第三个原因,处理人马座A*照片的难度更高。

为何它的难度更高?这就得简单介绍一下科学家们是如何为黑洞拍照片的了。

处理照片比拍摄更麻烦虽然在介绍时,我们都说是用事件视界望远镜拍摄的,但它并不是单一的一架望远镜,而是一个由30多所,来自12个国家的大学、天文观测站等研究单位与政府机构共同参与的国际组织。

该计划以甚长基线干涉技术(VLBI)结合世界各地的射电望远镜,使许多相隔数千公里的独立天线能互相协调、同时观测同一目标并记录下数据,形成一口径等效于地球直径的虚拟望远镜,将望远镜的角分辨率提升至足以观测事件视界尺度结构的程度。

在这些团队的加持下,黑洞在科学家眼里依然很小,据研究团队介绍,他们测得的环状结构直径为64微角秒,相当于“月球上的宇航员看地球上一个13厘米的环形补光灯。

观测黑洞也不是全年都能进行的活动,观测的波长越短,对天气的要求就越高。

当科学家收集到黑洞的数据后,需要先做分析处理,被处理好的数据才能重建为观测图像,最后,再用计算机模拟出它到底长什么样子。

每年可以观测人马座A*的时间很少,每年只有三月底到四月的时候,才能选择连续5至7天的时间来开展观测活动。

大气窗口参与拍摄人马座A*的望眼镜更多,科学家最终收集到的数据就更庞大,只是处理这些数据就需要更长的时间,而最后成图时由于太模糊,科学家还需要开发新的技术以提高图片的清晰度。

最终,科学家历时五年,才从照片库中挑选出一张最好的公布了出来。

说在最后虽然花费了更长的时间,但人类知道了自己生活着的银河系的中心究竟长什么样子。

黑洞对于人类来说,还存在着无数谜团,它或许是宇宙中一个无法抵达的地方,但是科学家认为,黑洞与恒星一样,同样值得被观测,同样值得研究适合它的科学定律。

毕竟,只有更了解宇宙,我们才能跟了解地球。

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