這是人類第一次「看見」黑洞。
新聞發佈會上,參與事件視界望遠鏡合作的研究員對研究成果進行簡要介紹。
這次發佈的照片屬於距離地球5500萬光年的室女座橢圓星系M87中的一個超大質量黑洞M87*,它的質量大約相當於太陽質量的65億倍。
黑洞的圖像呈環狀結構,接近圓形,這是由強引力透鏡效應引起的。同時圖像呈現出南北不對稱性,也符合多普勒增量效應的規律。
目前,天體物理學家認為根據質量可以將黑洞分成三類:恆星級質量的黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞,質量分別從數十萬倍於太陽質量到上百億倍太陽質量不等。
這樣巨大的質量大部分集中在黑洞的中心,即奇點,而奇點在其附近形成強大的引力場,在一定範圍內光都不能逃逸。光線逃逸的臨界半徑就被成為視界面(Horizon)。
黑洞可說是宇宙當中極為特殊的天體,科學家們孜孜以求探索了上百年終於一窺其真容,黑洞究竟特殊在那兒?
黑洞是一種被極度壓縮的宇宙天體,在一個很小的區域內包含著令人難以置信的質量。
它具有超強引力,即便光也無法逃脫它的勢力范圍-\-\這種天體的存在以極端的方式影響著周圍的環境,讓時空彎曲,並將周圍的氣體吸進來。在此過程中,氣體的引力能轉化成熱能,氣體的溫度變得很高,會發出強烈的輻射。
此次拍到首張黑洞照片的事件視界望遠鏡實際上並非是某台特定的望遠鏡,而是一個虛擬的射電望遠鏡網路,分布智利、美國、西班牙、墨西哥、格陵蘭和南極等8台射電望遠鏡組成。這些射電望遠鏡集合同時工作,相當於天體物理學家擁有一台口徑與地球直徑相當的望遠鏡,EHT的分辨率才能達到拍攝目標黑洞的要求。
2017年4月5日至4月14日,ETH進行了為期10天的觀測。
觀測有兩個目標,除了這次發佈照片的黑洞M87*外,另一個觀測目標是位於銀河系中心的超大質量黑洞Sgr A*,它的質量估計約為太陽質量的400萬倍。
ETH團隊會在隨後,才發佈Sgr A*的照片。
事件視界望遠鏡團隊在2017年就完成了觀測工作而在兩年後才發佈照片。主要原因是觀測獲得的數據量太龐大,以至於無法通過網路進行傳輸。觀測每天產生的數據量相當於歐洲核子研究中心(CERN)一年產生的數據量。
因此,觀測獲得的數據,需要先使用硬盤進行存儲,然後被送往位於美國麻省理工學院和德國馬克思普朗克天體物理研究所的數據中心。在那裡,研究人員使用超級電腦,大數據進行處理和分析,好似一種特殊的「沖洗」照片模式,然後才能把首張黑洞照片展示在我們面前。
事件視界望遠鏡拍攝第一張黑洞照片,對於天體物理學家來說具有非常重大的意義。
首先,顯而易見的是,他們第一次瞭解到黑洞的真實樣貌。
其次,天體物理學家可以檢驗在黑洞周圍廣義相對論是否成立。根據目前的數據分析,廣義相對論再次經過考驗。
其次,可以瞭解在銀河系的黑洞周圍是否存在脈衝星。此外,黑洞M87*產生的由帶電亞原子粒子形成的快速、明亮的噴流在星際空間中可以延伸達到5000光年,研究人員一直不清楚這些能量從何而來,而黑洞照片將對回答噴流如何產生這一問題至關重要。
回顧歷史,1784年英國人約翰·米切爾(John Michell)首次提出可能存在密度大到連光都無法逃逸的天體。
1915年,愛因斯坦提出廣義相對論,為黑洞的存在提供了堅實的理論基礎。
1967年,美國物理學家約翰·惠勒(John Wheeler)創造了「黑洞」(Black Hole)這個名詞描述這種致密天體並沿用至今。
2015年,LIGO探測到黑洞合併產生的引力波,又使我們對黑洞的存在更加深信不疑。
這次發佈的黑洞照片,不僅讓我們看到黑洞,同時時隔一個世紀,對廣義相對論的再次檢驗。
https://m.youtube.com/watch?v=e-P5IFTqB98&t=12s
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【人類史上首張黑洞照片!】
來自台灣、美國、日本、中國等科學家合作拍攝人類史上首張黑洞照片,於香港時間今天晚上9時在多國同步直播記者會上公開。
今次「事件視界望遠鏡(EHT)計劃」以黑洞邊界「事件視界」(event horizon)命名,計劃集合全球約200名科學家參與,利用分佈在世界各地的八個電波望遠鏡,以特長基線干涉技術同時「拍攝」黑洞某個方位,如同建構出一個口徑相當於地球直徑的巨型虛擬望遠鏡,最終集合數據、製作照片。其中,由台灣中研院及美國哈佛大學天文團隊合作架設的「格陵蘭望遠鏡」,於去年4月加入計劃。
科學家形容,拍攝黑洞的難度猶如在地球觀察月球上的一個橙。至於「事件視界望遠鏡」的「拍攝」能力,如同在美國東岸看到西岸的一枚硬幣、或在紐約看到洛杉磯的一個高爾夫球洞。
今次項目觀察兩個黑洞,其一是位於銀河系中心、距離地球約2.6萬光年的「人馬座 A*」,其質量估計是太陽的四百萬倍。另一個則位於巨大橢圓星系 M87 的中心,距離地球約5350萬光年。科學家花兩年時間收集從望遠鏡得到的數據,最終製作出黑洞的照片。
圖 : Event Horizon Telescope網頁
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科學最前線
我們所在的星系群中
離銀河系最近最大的星系是仙女座星系
除了大小結構相似以外(距離地球250萬光年)
兩者還高速接近中
科學家預估幾十億年後
銀河系會撞上仙女座星系
(也有可能擦身而過⭐⭐)
雖然地球不會首當其衝
但一定都會帶來影響
(例如天上星星掉下來...?)
而如果相撞在一起
仙女座星系跟銀河星系會結合
產生更大的橢圓星系
暫稱Milkomeda
(milkyway+andromeda)
屆時我們的鄰居會更多
但人類可能已滅絕
或移居到其他地方了
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