不反射光线,第一张黑洞照片怎么拍?
发布时间:2019-04-12 文章来源: 点击量:54
发布时间:2019-04-12 文章来源: 点击量:54
它是M87星系中心的超大质量黑洞,M87星系中心的超大质量黑洞“M87*”。从2017年4月开始,全球各地8个天文台联合起来,把整个地球的圆面当成了一台“行星望远镜”,第一次拍到了宇宙中最不可思议的天体——黑洞——的真容。
这台“行星望远镜”被称为“事件视界望远镜”,拥有精度极高的时间同步能力,所获的数据量也极为惊人,采样精度达到了每秒64G,比通常的采样水平高出30倍以上。仅为了处理这些数据,全球各地的研究人员就用了2年时间。因此,人类的第一张黑洞照片直到今天才公之于众。
“事件视界望远镜”拍到的这个黑洞并非距离我们只有2.6万光年的银河系中心超大质量黑洞“人马座A*”,而是另一个距离我们有5500万光年之遥的超大质量黑洞——室女座星系团M87星系中心的超大质量黑洞“M87*”。
哈勃太空望远镜拍摄的M87星系,及其中心黑洞产生的喷流。NASA / ESA
M87是一个椭圆星系,巨大——直径有50万光年——古怪——因为人们在以往的观测中发现,这个星系的中心有一条狭长的怪东西向外伸展而出,长度至少有5000光年。这条直线形的结构是一条物质喷流,由大量以近光速飞行的粒子构成。
喷流的存在表明,M87的中心隐藏着一个超大质量黑洞。根据推算,这个黑洞的质量应当是太阳的65亿倍,远高于银河系中心黑洞“人马座A*”。
此次“事件视界望远镜”公布的,就是M87中心黑洞的照片。
黑洞可以说是宇宙中最神秘的天体。它的引力极大,以致于连光线都无法离开。黑洞周围有一个球形的边界“事件视界”,又称“事件地平”,它的外侧,是光线逃离黑洞的最后边界。一切物质,无论是什么,如果向内跨越“事件视界”,就无法再逃离黑洞的致命吸引,只能坠向黑洞的中心。
因此,“事件视界”内部的一切,我们都是无法看到的,这也是黑洞之所以如此之黑的原因。由于“事件视界”附近的环境非常极端,因此那里还会发生许多我们日常世界无法想像的奇异事件。
黑洞的中心常被称作“奇点”。没有人知道“奇点”究竟是什么样子的,甚至也没有人知道它究竟是否有实体。没有人到过那里,也不可能有人到达那里。在那里,我们所知的一切物理学法则都会失效。
我们在照片中看到的黑色空洞,是黑洞的“影子”。空洞的边界以内,就是“事件视界”所在的地方(真正的“事件视界”比这个“影子”的边界要小很多)。而周围的光环,是黑洞相对论喷流在强引力透镜作用下产生的视觉效果。
黑洞通常会有一个积吸盘,积吸盘中的物质,是黑洞从周边宇宙中“攫取”过来的。它们在那里粉碎,变成一个盘状的结构,围绕黑洞旋转,慢慢靠近“事件视界”,越来越热,产生出越来越高能的辐射,直至跨越“事件视界”,被黑洞吞没。而一部分物质,则会被导向黑洞的两极,形成相对论喷流。
由于黑洞强大的引力,来自黑洞身后的光线会被弯曲,形成一个包围着黑洞“事件视界”边缘的光环。由于自转产生的多普勒效应,这个光环的一侧还会显得比另一侧更亮。
拍到这张照片,的确可以算得上是人类在宇宙认知领域的一个重大突破。从此后,我们可以说,黑洞不再是仅存在于理论上、科幻中的天体了。