人類試拍黑洞照片長啥樣?

　　人類終于想要拍攝黑洞的第一張“照片”，這是一項令人興奮和具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。由世界不同地區(qū)的八架射電望遠(yuǎn)鏡組成的“事件視覺望遠(yuǎn)鏡”于4月5日開放。這個直徑相當(dāng)于地球的虛擬望遠(yuǎn)鏡將在未來10天內(nèi)嘗試觀察銀河系中心的超級黑洞“射手座A *”。

　　美國國家科學(xué)基金會是其中一些望遠(yuǎn)鏡的資助者。同一天，該基金會主席弗朗斯科爾多瓦在一份聲明中說，事件視覺望遠(yuǎn)鏡將試圖在銀河系中心拍攝黑洞的第一張“照片”，這是一項“令人興奮和具有挑戰(zhàn)性的工作”，并將有助于驗證一些基礎(chǔ)物理理論。

　　黑洞是一種體積小、質(zhì)量大的天體，具有很強(qiáng)的引力。在它周圍的某個區(qū)域，連光都逃不掉。這個區(qū)域被稱為“事件視界”。事件視界望遠(yuǎn)鏡實際上試圖觀察黑洞事件視界。

　　射手座A *距離地球26000光年。根據(jù)科學(xué)家的說法，給射手座A *拍照，大致相當(dāng)于給月球表面的一個葡萄柚拍照，所以需要使用地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡。此外，事件視覺望遠(yuǎn)鏡還將觀察附近星系M87的中心黑洞。

　　拍攝黑洞的照片并不容易。天文學(xué)家需要幾個月的時間來整理和分析這10天獲得的觀測數(shù)據(jù)，預(yù)計黑洞的第一張“照片”將于2018年發(fā)布。

　　黑洞的照片是怎么出來的?

　　通過多年的觀察，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大量的氣體和塵埃活躍在銀河系的中心區(qū)域，銀河系以高速繞著黑洞運(yùn)行，被加熱到數(shù)十億度，在不同的波段發(fā)射出大量的輻射。雖然從可見光到X射線的輻射被星際塵埃阻擋，但是無線波段還是可以看到的!

　　然而，單個射電望遠(yuǎn)鏡，即使是世界上最大的中國眼，直徑也只有500米。與地球一樣大的眼睛相比，就像螢火蟲和太陽一樣，它可以讓凱撒大帝陷入無盡的絕望。

　　然而，雖然我們的眼睛沒有地球大，但我們有超越我們星球甚至我們的太陽系——整個銀河系的非凡認(rèn)知。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，如果將分布在世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡連接起來，利用該算法形成一個孔徑相當(dāng)于地球直徑的虛擬望遠(yuǎn)鏡，可以協(xié)調(diào)每個獨(dú)立望遠(yuǎn)鏡同時觀測同一目標(biāo)的數(shù)據(jù)，其分辨率可以提高到觀測黑洞事件視界尺度結(jié)構(gòu)的程度。

　　這個名為“EHT事件視界望遠(yuǎn)鏡”的項目于2012年在美國亞利桑那州，啟動，有來自12個國家的30多所大學(xué)、天文臺、政府和研究機(jī)構(gòu)參與。2017年4月，在銀河系射手座A*和M87星系中心進(jìn)行了為期10天的全球在線觀測。動員的射電望遠(yuǎn)鏡包括南極角智利， 南極望遠(yuǎn)鏡的阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)，以及美國， 歐洲等地，形成了一個直徑超過12000公里的巨大虛擬望遠(yuǎn)鏡。

　　由于數(shù)據(jù)龐大，無法通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，觀測完成后，所有數(shù)據(jù)通過硬盤空運(yùn)到位于馬薩諸塞， 美國的州麻省理工大學(xué)海斯塔克天文臺。以及波恩， 德國，的馬克斯普朗克射電天文學(xué)研究所，來自南極的數(shù)據(jù)甚至直到那年10月的冬天之后才交付。

　　看到第一個黑洞有多難?

　　雖然銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽的400萬倍，但它的直徑只有4400萬公里，也就是說，它的地平線不到水星軌道的一半。

　　也許你會說，有這么大嗎?還真不小!問題是銀河系中心距離我們26000光年。根據(jù)科學(xué)家的說法，看到這個黑洞，就相當(dāng)于從地球上看到了月球上的一個檸檬!

　　除非我們的眼睛和地球一樣大，否則什么都不能說!

　　即使你的眼睛真的和地球一樣大，你也看不見它們，因為在銀河系中心的黑洞和我們的地球之間有一個巨大的塵埃環(huán)，它擋住了我們的視線。否則，當(dāng)我們晚上仰望星空時，黑洞射手座A*會亮很多。

　　似乎沒有出路，人類活該被浩瀚的宇宙無視，卑微地生活在塵封的地球上?但是，我們是高度智慧的存在，我們在挑戰(zhàn)宇宙的規(guī)律。沒有什么我們不能做的。

　　成功拍攝黑洞的照片有什么意義?

　　首先，拍攝黑洞的照片使我們能夠了解黑洞的更多細(xì)節(jié)，并幫助天文學(xué)家了解噴流和吸積盤的形成機(jī)制，這是由北京師范大學(xué)物理學(xué)副教授張宏寶，介紹的。其次，黑洞是位于銀河系中心的一個巨大的黑洞，它被認(rèn)為與整個星系的演化密切相關(guān)。觀察到的黑洞圖像有望揭示兩者之間的關(guān)系和機(jī)制。

　　此外，廣義相對論在黑洞附近的影響非常明顯。100多年前，愛因斯坦提出了廣義相對論，把時間和空間結(jié)合成四維時空，并提出引力可以看作是時空的扭曲。這個理論做出了很多重要的預(yù)測。其中一個其中定律是，當(dāng)一個物體的質(zhì)量不斷坍縮時，它可以隱藏在事件視界中。在黑洞的這個“勢力范圍”里，引力是如此強(qiáng)大，以至于連光都無法逃脫。

　　拍攝黑洞讓我們有機(jī)會檢驗黑洞附近的真實情況是否符合廣義相對論的理論預(yù)測，并再次檢驗廣義相對論。

　　這幅圖像具有非同尋常的意義，它為黑洞的存在提供了直接的“視覺”證據(jù)，以及詳細(xì)研究黑洞附近的物質(zhì)吸積和相對論噴流成為可能，并使得在強(qiáng)引力場下驗證愛因斯坦廣義相對論。據(jù)報道，這次發(fā)布的黑洞圖像揭示了位于M87中心的黑洞，M87是處女座星系團(tuán)中的一個超大質(zhì)量星系，距離地球5500萬光年，質(zhì)量是太陽的65億倍。圖像的許多特征與愛因斯坦廣義相對論的預(yù)測完全一致，進(jìn)一步驗證了強(qiáng)引力極端環(huán)境下的廣義相對論。通過研究這幅圖像，人類將會揭示更多像黑洞那樣的天體的本質(zhì)。

　　希望銀河系中心黑洞的照片能盡快出來，因為它的表觀直徑會比M87黑洞更大更清晰。

　　人類試拍黑洞照片得成型雖然沒有想象中那么宏大，但是是科技的進(jìn)步，希望后續(xù)能有更重要的照片出現(xiàn)。中國的衛(wèi)星發(fā)射中心，你知道有哪些呢?一起來看看。