黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

1915年,

愛因斯坦發表廣義相對論,最先預言了黑洞的存在;

1969年,

美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler)提出“黑洞”名稱;

2017年,

“事件視界望遠鏡”專案啟動;

2019年,

北京時間4月10日21點整,比利時布魯塞爾、智利聖地亞哥、中國上海和臺北、日本東京、美國華盛頓等全球六地同步召開全球新聞釋出會,事件視界望遠鏡公開黑洞照片。

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

上海新聞釋出會現場

此次黑洞照片的公佈並不僅僅是一場釋出會或成果彙報,更是一次人類與宇宙跨越百年的“牽手”,它承載太多科研工作者、物理、天文愛好者,甚至全人類的浪漫與期許。

所以當這一刻來臨,連我們

“校長”童哲,都難掩激動,在公司群裡激情開麥:

“考慮到宇宙的無垠性,考慮到跨越星系物質分佈的稀疏性,這麼“史上最牛的三點一線”足以看哭所有人。就像在古今中外幾十萬年來累計活過的智人中精確遇見最愛的那一人一樣。”

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

看完校長這段真情實感又幹貨滿滿的話,估計許多人已經瘋狂點頭,表示:懂懂懂。

但為了讓更多人輕鬆、易懂地瞭解黑洞,明白為什麼這麼一張看起來顏值不高的照片會轟動全球,讓數萬人激動哽咽,小ONE還是和大家再具體聊聊。

人類史上最最最難的一次拍攝與沖洗

眾所周知,黑洞是一種引力非常強、連光都會被吸進去的天體,所以根本不可能被看見,更別提拍照了。

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

黑洞照片

這次拍攝的黑洞位於M87星雲,中心距離地球 5500 萬光年,約等於 64 億太陽質量。按科學家的說法,給黑洞拍照的難度就差不多等於“站在地球給月球表面的一個蘋果拍照”。

所以拍攝黑洞和我們一般印象中按一下快門,“咔嚓”一聲成像的“拍攝”不太一樣。

而是要依靠位於南極、智利、墨西哥、美國亞利桑那州、美國夏威夷、西班牙的8個亞毫米射電望遠鏡從地球同時對黑洞開展觀測。這8個射電望遠鏡有單鏡、也有望遠鏡陣列,聯合起來能夠“拼成”一個與地球直徑一樣大的虛擬望遠鏡。

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

順次為:智利ALMA,智利APEX,西班牙IRAM,夏威夷Maxwell,墨西哥LMT,夏威夷SMA,美國ARO,南極SPT。圖源:畢導公眾號

這個虛擬的望遠鏡網路就是“事件視界望遠鏡”(Event Horizon Telescope, EHT),其有效口徑尺寸將達到地球直徑大小。最高空間解析度相當於在地球上能分辨月球上籃球大小的物體(雖然比蘋果大,但非常厲害了)。

黑洞周圍引力巨大的區域,被稱為“事件視界”,只要跨過這個邊界,一切物理定律在此都會失效,“事件視界望遠鏡”拍攝的就是兩個黑洞的這一部分。

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

事件視界望遠鏡的全球觀測網路。 圖片來自: Nature

不僅拍攝這麼複雜又很“興師動眾”,“沖洗”照片更加不容易。

要將事件視界望遠鏡的所有觀測資料集合、整理。跨越南北半球的龐大的天文臺資料,不能透過網路傳輸,需要極大儲存容量的硬碟收集並郵寄到研究中心。

不僅如此,需要儲存的資料量也非常非常龐大:每天觀測產生的資料是2PB=2000TB=2000000GB!雖然只觀測了大約5天,但處理這些資料用了整整2年,直到2019年4月終於從這些資料中還原出了這個黑洞的照片。

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至於為什麼照片裡的黑洞看起來在發光?

是因為黑洞在“吃掉”身邊恆星時,氣體撕扯會產生旋轉的吸積盤,加上部分吸積氣體也會沿轉動方向被丟擲去形成噴流,這些氣體摩擦都產生了明亮的光線,再加上其他頻段的輻射,因此能捕捉到這些黑洞的發光現象。

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

電影《星際穿越》中的吸積盤

它真的掀開了人類探索宇宙的新篇章

中國科學院國家天文臺研究員苟利軍說:

黑洞周圍會有很多分流,分流對於整個星系,以及星系演化,都起著非常重要的作用。但我們不是特別清楚它是如何產生的,我們看到黑洞周圍的狀況,能幫我們解決最基礎的科學問題。

簡單來說,就是之前全部是靠推導、理論驗證等方式“間接”窺探黑洞,沒有直面觀測,後續探索也就無從談起。但我們現在看到它了,它幫我們

驗證了愛因斯坦廣義相對論和黑洞的物理性質,包括黑洞真實質量、直徑、自轉速度......

這張照片,

宣誓著人類進入了一個展示時間、空間、光和物質深刻本質的更加深邃的新視野——人類終於開始可以新的冒險與探索啦!

人類的探索欲是人類發展至今的原動力。對於宇宙的探索永遠都不會有終點,黑洞被“拍”到了,下一步白洞、蟲洞也許就可以很快提上日程。

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

《星際穿越》中展現的“穿越蟲洞”

1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的,認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。

當蟲洞再被證實的那一刻,也許之前的“科學幻想”都終將成為現實。

百年前人類從未敢想廣袤黑暗的宇宙中隱藏著如此巨大又神秘的天體,更未能想在2019年,它將會拍攝,展現在全人類面前。

對於科學家來說,從來不存在天方夜譚,只有證實與未證實。

這也許就是科學的魅力。

最後,小ONE想放一位學物理的朋友昨天的激情發言,用來表達此刻的心情:

黑洞:就像在幾十萬年累計活過的人中,遇見最愛的那一人

截圖已取得本人同意