4月10 日,由事件視界望遠鏡捕獲的人類首張黑洞照片公布,這一重大科學事件也引發了全社會的高度關注。那么,圍觀了黑洞的“盛世側顏”后,這些知識點你知道了嗎?
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干貨1:黑洞無法被“看見”,怎么知道它的存在?
黑洞自身不發射和反射電磁波,所以儀器和肉眼都無法直接觀測到它,天文學家們主要通過各種間接證據去 確認它的存在。
一是恒星、氣體的運動會透露黑洞的蹤跡。黑洞有強引力,對周圍的恒星、氣體會產生影響,可以通過觀測這種影響來確認黑洞的存在。二是根據黑洞吸積物質,也就是“吃東西”時發出的光來判斷黑洞的存在。三是通過看到黑洞成長的過程“看”見黑洞。
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干貨2:什么樣的黑洞最適合拍照?
黑洞陰影和周圍環繞的新月般光環非常小,要想拍攝到黑洞照片,必須找到一個看起來角直徑足夠大的黑洞作為目標。
科學家們甄選之后,選擇了近鄰的兩個黑洞作為主要目標:一個是位于人馬座方向的銀河系中心黑洞Sgr A*,另一個則是位于射電星系M87的中心黑洞M87*。
Sgr A*黑洞的質量大約相當于400萬個太陽,所對應的視界面尺寸約為2400萬公里,相當于17個太陽的大小,其與地球相距2.5萬光年之遙。M87中心黑洞的質量約為太陽的65億倍,距離地球5500萬光年,雖然M87中心黑洞與地球的距離比Sgr A*與地球之間的距離更遠,但因其質量龐大,所以照片“主角”最終選擇了M87中心的超大質量黑洞。
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干貨3:如何給黑洞拍照?
其實,給黑洞拍照并非直接拍出黑洞的圖像,而是給出了許多數據,然后經過復雜的計算機處理過程,拼出圖像。同時,有些缺失或模糊的部分,需要拼圖。
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干貨4:給黑洞拍照的望遠鏡有哪些?
在過去10多年時間里,美國麻省理工學院的科學家們聯合了全球多地的8臺天文望遠鏡同時對黑洞展開觀測,這8臺望遠鏡就形成了一個有效口徑等于地球直徑的虛擬大望遠鏡,即事件視界望遠鏡。
8臺天文望遠鏡分別是南極望遠鏡、智利的阿塔卡馬大型毫米波陣、智利的阿塔卡馬探路者實驗望遠鏡、墨西哥的大型毫米波望遠鏡、美國亞利桑那州的亞毫米波望遠鏡、夏威夷的麥克斯韋望遠鏡、夏威夷的亞毫米波望遠鏡、西班牙的毫米波望遠鏡。
2017年4月,這8臺天文望遠鏡對兩個黑洞目標進行聯合觀測。從2018年起,又有格陵蘭島望遠鏡、位于法國的IRAM NOEMA天文臺和位于美國的基特峰國立天文臺加入后續的研究和校準工作。
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干貨5:為什么黑洞照片要“沖洗”2年?
望遠鏡記錄下的海量數據,需要進行復雜的后期處理和分析,才能獲取最終的黑洞圖像。
以2017年4月的觀測為例,每個臺站的數據率達到驚人的32GB/秒,8個臺站在5天觀測期間共記錄約3500TB的數據。這是什么概念呢?如果不間斷地看電影,這些數據至少需要500多年才能看完。
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干貨6:我國科學家參與程度如何?
我國科學家全程參與了給黑洞拍照這項國際合作,在早期推動這一項國際合作、望遠鏡觀測時間申請、夏威夷望遠鏡觀測運行、后期數據處理和理論分析等方面均做出了貢獻。
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