全(quan)球(qiu)多國科研人(ren)員合作(zuo)的“事件(jian)視界望遠鏡”項目將于今日發布一項“開創性成果”,輿論普遍認為(wei)這將是人(ren)類有史以來獲得(de)的第一張黑洞照片。
早在1915年,愛(ai)因(yin)斯坦發表廣義(yi)相(xiang)對論,最先預言了黑(hei)洞(dong)的(de)存在。100多年后(hou)的(de)今天,人類(lei)有望第一次“親眼目睹”黑(hei)洞(dong)真容。
人類史(shi)上(shang)首張(zhang)黑洞(dong)照(zhao)片(pian)今日問世
據“事(shi)件視界望(wang)遠(yuan)鏡”(EHT)項目官網發布(bu)的消息,美國東部時(shi)間(jian)10日(ri)9時(shi)(北京時(shi)間(jian)10日(ri)21時(shi)),在美國華盛頓、中國上(shang)海和臺(tai)北、智利圣地亞哥、比利時(shi)布(bu)魯(lu)塞爾、丹(dan)麥(mai)靈比和日(ri)本東京將同時(shi)召開新(xin)聞(wen)發布(bu)會,以英語、漢語、西班牙語、丹(dan)麥(mai)語和日(ri)語發布(bu)“事(shi)件視界望(wang)遠(yuan)鏡”的第一項重大成果。
輿論普遍認為,這(zhe)將是(shi)人類有史(shi)以來獲得的第一張黑洞(dong)照(zhao)片。
據報(bao)道,10日,一些重要嘉賓將參加(jia)在美國(guo)華(hua)盛頓(dun)全國(guo)記者協會舉行的發布(bu)會,包括(kuo)“事件視界望遠鏡”項目(mu)(mu)主(zhu)任、美國(guo)哈(ha)佛-史密森天體(ti)物理學(xue)中(zhong)心資深天文學(xue)家(jia)謝潑(po)德?杜勒曼、項目(mu)(mu)重要資助方美國(guo)國(guo)家(jia)科學(xue)基(ji)金會主(zhu)席(xi)弗(fu)朗斯?科爾多瓦(wa)等。
美國國家科學基金會官網首(shou)頁有關發布會的(de)介(jie)紹中寫(xie)道:“關于黑洞的(de)歷史性宣布。”
在上(shang)海(hai),EHT項目和中國科學院(yuan)將(jiang)共(gong)同發布這一重大成果。
黑洞是什么?
理論(lun)上,黑洞(dong)是(shi)愛因斯坦廣義相對(dui)論(lun)預言存在的(de)一種天體。它具有(you)的(de)超強(qiang)引(yin)力(li)使得光也(ye)無法逃脫(tuo)它的(de)勢(shi)力(li)范圍(wei),該(gai)勢(shi)力(li)范圍(wei)稱(cheng)作(zuo)黑洞(dong)的(de)半徑或稱(cheng)作(zuo)事件視界。
黑洞(Black hole)這個名詞,是1968年由(you)美國天文學(xue)家(jia)惠勒在一個報(bao)告里面(mian)提出的。
但有關黑洞的概念,早(zao)就有科學家通(tong)過數學公式(shi)推導出來了。
比(bi)如,1796年法(fa)國科學家拉普拉斯(si)就(jiu)在著(zhu)作里寫了一段(duan)話:假(jia)如有一個(ge)恒(heng)(heng)星,密(mi)度跟地球一樣,而(er)直徑比(bi)太陽大250倍(bei),那么它表(biao)面的(de)逃(tao)逸速度將超過(guo)光的(de)傳播速度。恒(heng)(heng)星本來應該(gai)是發光的(de),但是從遠方看這個(ge)恒(heng)(heng)星,它卻是絕(jue)對黑暗的(de),你不可能看到它。
關(guan)于黑洞,法(fa)國天文學家盧米涅(nie)也說過一(yi)(yi)段話,他說:“黑洞是恒星死亡后(hou)的(de)一(yi)(yi)種殘骸(hai),它(ta)是引力(li)收(shou)縮的(de)極(ji)點,極(ji)端到(dao)近乎荒唐(tang)(指它(ta)的(de)一(yi)(yi)些性質(zhi)(zhi)用(yong)現有的(de)物理學知識無法(fa)解釋(shi))。但它(ta)又是宇宙當中最精美的(de)天體。了解黑洞并深感(gan)困惑之后(hou),會使我們進入(ru)一(yi)(yi)個展示(shi)時間、空(kong)間、光(guang)和物質(zhi)(zhi)深刻(ke)本質(zhi)(zhi)的(de)更加深邃的(de)新視野。”
宇宙(zhou)中,根據質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)天文學家們將宇宙(zhou)中的(de)黑洞(dong)分(fen)成三類:恒星級(ji)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)黑洞(dong)(幾十倍(bei)至上百(bai)(bai)倍(bei)太(tai)陽質(zhi)(zhi)量(liang)(liang))、超大(da)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)黑洞(dong)(幾百(bai)(bai)萬倍(bei)太(tai)陽質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)以上)和中等質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)黑洞(dong)(介于兩者之間)。
黑洞(dong)真的存在嗎?
人類(lei)根本看不到黑洞,那又是怎么知道黑洞是真實(shi)存在的呢?
鑒(jian)于黑(hei)洞自身不發光(guang),還會(hui)“吞噬”光(guang),很難直(zhi)接(jie)探測(ce),科學家們只能采用(yong)一些間接(jie)方式來探測(ce)黑(hei)洞——比如觀察吸積盤和噴流(liu)。
1978年,盧米涅給出了黑(hei)洞(dong)事件視界(jie)的第一幅圖像。但這不(bu)是(shi)一張(zhang)真(zhen)正的照片(pian),而(er)是(shi)他利用自己的數學知(zhi)識和(he)相關技術以及60年代的一臺(tai)IBM 7040穿孔卡片(pian)計算機對黑(hei)洞(dong)景(jing)象進(jin)行的電腦(nao)模擬。
利用電腦(nao)模擬產生(sheng)的(de)(de)數據,盧米涅用鋼筆和印度墨水在底片上(shang)描(miao)繪黑洞(dong),整個(ge)過(guo)程就(jiu)像(xiang)是一臺人體打印機(ji)。這幅模糊的(de)(de)圖像(xiang)展(zhan)示了觀察者靠(kao)得足夠近(jin)時看到的(de)(de)一個(ge)扁平(ping)盤(pan)內物質(zhi)墜入黑洞(dong)的(de)(de)景象。
而在(zai)(zai)EHT項目啟動前,天文學(xue)家(jia)們是通(tong)(tong)過各種間(jian)接的(de)(de)證據(ju)來表(biao)明(ming)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)存在(zai)(zai),主要有(you)三(san)類代表(biao)性證據(ju):一是恒(heng)星、氣體的(de)(de)運動透(tou)露了黑(hei)洞(dong)的(de)(de)蹤跡。黑(hei)洞(dong)有(you)強引力(li),對周圍(wei)的(de)(de)恒(heng)星、氣體會產生影響,科學(xue)家(jia)可(ke)以(yi)通(tong)(tong)過觀(guan)測這種影響來確認黑(hei)洞(dong)的(de)(de)存在(zai)(zai);二是根據(ju)黑(hei)洞(dong)吸積物(wu)質(相當于“吃東西”)發出的(de)(de)光來判斷黑(hei)洞(dong)的(de)(de)存在(zai)(zai);三(san)是通(tong)(tong)過看到黑(hei)洞(dong)成長(chang)的(de)(de)過程(cheng)“看”見黑(hei)洞(dong)。
此外,還(huan)有很多(duo)類似的證(zheng)據,無不說明(ming)黑洞真實存在。
照片(pian)“沖洗”用了約(yue)兩年
盧米涅(nie)繪(hui)出黑洞事件視界的(de)第一幅(fu)圖像40余(yu)年后,人類將首(shou)次目睹黑洞的(de)“真容(rong)”。
2017年4月(yue),EHT項目啟(qi)動。
EHT通(tong)過“甚長基線干涉技術”(VLBI) 和(he)全球多個射(she)電天文(wen)臺的(de)(de)協作,構(gou)建一個口徑等同于地(di)球直徑的(de)(de)“虛擬(ni)”望(wang)遠(yuan)鏡(jing)——事件視(shi)界望(wang)遠(yuan)鏡(jing)。
此前,該項目(mu)宣布,用這一虛擬(ni)望遠鏡“拍照”的重點對(dui)象是(shi)兩個黑洞,一個是(shi)位(wei)于銀河(he)系(xi)中心的“人馬座A*”,另一個位(wei)于代(dai)號為M87的超巨橢圓星系(xi)中心。
據媒體報道(dao),EHT的“八只眼睛(jing)”位(wei)于美國、墨西哥、智利(li)、法(fa)國、格陵蘭島和南極,這8個射電望(wang)遠鏡有(you)單鏡、也(ye)有(you)望(wang)遠鏡陣列。它們向選定的目(mu)標撒出一(yi)條(tiao)大網,撈回海量(liang)數據,勾(gou)勒出黑洞的模樣。
此外,EHT項目是由全(quan)球200多位(wei)科研(yan)人員共同達成的重大國(guo)際合作計(ji)劃。值(zhi)得(de)一提的是,包括中國(guo)科學院上海天文臺在內的一些國(guo)內機構也參(can)與了此次國(guo)際合作。
據介紹,黑洞照片(pian)的(de)“沖洗”用了約兩年時間(jian)。
神秘面紗背后的黑(hei)洞,究竟長(chang)什么樣子?萬眾期待答案(an)揭曉的一刻。
來源:新華網