乌洞预习材料:怎样拍乌洞的照片?怎样寻觅乌洞?

2021-12-11 12:32:15 作者:你的名字

(本题目:吃瓜也要有文明|首张乌洞照片今晚颁布,预习材料在此地了)

人类履历上首张乌洞照片今晚公布。北京时间4月10日21时,寰球六地(比利时布鲁塞我、智利胜地亚哥、中国上海、中国台北、日本东京和美国华盛顿)将共同召启新闻颁布会,颁布这一沉要科学结果。

届时,汹涌新闻记者会在上海天文台的新闻颁布会现场戴来速递。而读者们在搬佳小板凳坐等“吃瓜”的共时,没有妨先赶快预习一下与这项乌洞钻研有闭的布景材料。

首张乌洞照片今晚颁布 预习材料在此地了影戏星际穿梭核心的乌洞,四周的亮环是由气体产生的吸积盘(图片根源:影戏《星际穿梭》)

问:什么是乌洞?

答:依据爱因斯坦引力场方程的估计,假如洪量物资集结于空间一点,奇点四周会产生时空歪曲的“视界”,一朝加入这个界面,连光子也无法遁避。

这个猜测在1916年被提出来,没有过,直到1967年,普林斯顿大学核物理学家约翰?惠勒才在一场道座里初次运用了“乌洞”(black hole)这个词汇汇,并赶快传播启来。

问:既然瞅没有睹,怎样拍乌洞的照片?

答:固然科学家们瞅没有到乌洞的本质,但是不妨向来追究到光子消逝的“视界”,这是我们能“瞅到”的极限。

乌洞四周简直会存留一些发光的局面,例如乌洞在吃掉四周的恒星时,会将恒星的气体撕扯到身边,产生一个转化的吸积盘。乌洞偶尔间也会“挨嗝”,一局部吸积气体验沿转化目标被抛射出去,产生喷流。

吸积盘和喷流城市因气体摩揩而发生透亮的光彩,以及其余频段的辐射。

问:怎样寻觅乌洞?

答:科学家们不妨经过乌洞对于四周天体的效率来间交地体验到它的存留,更加是它伟大的引力形成的时空歪曲,便像不妨经过月亮的绕行轨道和速度来间交猜测地球的品质。

其次,上文提到过吸积盘和喷流会发生发光局面,陪随其余频段的辐射。

末尾,乌洞与其余天体大概另一个乌洞的彼此效率会发生洪量引力波,也是可探测的线索。

问:有确认存留的乌洞吗?

答:有。人类探测到的第一例引力波旗号,便是由双乌洞并合发生的。

人类创造的第一个强有力的乌洞候选天体是1964年创造的天鹅座X-1,隔绝地球约6000光年。天鹅座X-1有一个正在被它吃掉的“舞陪”,但是陪星的品质却比它自身越发大,激励了广大的争议,其身份长久悬而没有决,霍金都为此挨过赌(并输掉了)。科学家们厥后测得天鹅座X-1的品质约为14.8个太阳,视界半径300公里,该当是一个“胃口”十分小的乌洞。

暂时,科学家们更为闭心的一类乌洞候选体系是软X射线瞬变源。这类体系包括一个小品质的舞陪,常常处于平固态,但是会涌现中断性的X射线暴创造象,隔绝时间从数月到数十年没有等。中断性暴发的时间,便是探测乌洞的佳机会。

依据表面估计,河汉系中该当存留上万万个恒星量级的乌洞,当前获得确认的惟有20多个。

问:此次拍到了哪个乌洞的照片?

答:二个超大品质乌洞。一个是河汉系核心乌洞Sgr A*,一个位于室女座的M87星系核心。之所以采用这二个目的,而没有是河汉系中更近的恒星级乌洞,是由于它们的视界从地球上瞅脚够大。

持久此后,科学家们便创造几千亿颗恒星环绕着河汉系核心转化,猜测出何处存留一个超大品质的天体。依据估计,Sgr A*的品质大概相称于400万个太阳,视界半径约2400万公里。听起来脚够大,没有过,基于河汉系核心乌洞远在2.5万光年(约24亿亿公里)除外,本质效验相称于在地球上考察一颗搁在月球上的橙子,大概者在北京瞅清上海一颗高我夫球上的小坑。

M87核心的超大品质乌洞则到达了66亿倍太阳品质,视界范畴大概是冥王星轨道的三倍。天然,由于隔绝更远的缘由,M87核心乌洞在地球上瞅的本质效验与Sgr A*大概出入没有大。

问:怎样拍出分离率这样高的照片?

答:寰球望远镜构成阵列,共同瞅测,产生一个灵验口径即是地球直径的大望远镜。这个假造的大望远镜喊干“事变视界望远镜”(EHT),由8台望远镜构成。分离是:南极望远镜(South Pole Telescope);位于智利的阿塔卡马庞大毫米波阵(Atacama Large Millimeter Array,ALMA);位于智利的阿塔卡马探路者试验望远镜(Atacama Pathfinder Experiment);墨西哥的庞大毫米波望远镜(Large Millimeter Telescope);位于美国亚利桑那州的(Submillimeter Telescope);位于夏威夷的麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT);位于夏威夷的亚毫米波望远镜(Submillimeter Array);位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。它们在2017年4月对于二个乌洞目的举行了共同瞅测。

从2018年起,又有格陵兰岛望远镜、位于法国的IRAM NOEMA天文台和位于美国的基特峰国立天文台介入后续的钻研和校准处事。

 

寰球所有60多个钻研机构介入了钻研,个中包罗中国科学院部下的上海天文台、云南天文台等机构,以及华中科技大学、南京大学、中山大学、北京大学、中国科学院大学、台湾大学等高校。这也是中国上海和台北二地共同举行新闻颁布会的缘故。

问:2017年拍的照片,为什么当前才颁布?

答:乌洞照片“拍”起来难,“洗”出来也难。假造的大望远镜阵列并非直交拍出了乌洞的图像,而是给出了很普遍据,必需阅历搀杂的估计机处置历程。个中还有些缺失大概朦胧的局部,须要科学家们拼图。

另外,在2017年4月的共同瞅测此后,钻研团队还举行了一些数据搜集和校准的处事。

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