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人类首次“看见”黑洞 有点像甜甜圈爱因斯坦又说对了,人类史上首张黑洞照片面世
作者：暂无
来源：《环球慈善》 2019年第4期
人类史上首张黑洞照片面世！北京时间4月10日晚9时许，包括中国在内，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据，有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。
这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞，一种体积极小、质量极大的天体，如同一个宇宙“吞噬之口”，连光也无法逃逸。
露出真容的黑洞看上去像甜甜圈
露出真容的黑洞，位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构，看上去有点像甜甜圈。它的核心区域存在一个阴影，周围环绕一个新月状光环。
百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言，从此成为许多科幻电影的灵感源泉。科学家陆续通过一些间接证据证实了黑洞的存在，但人类始终没有真正“看到”过黑洞。
“这是人类获得关于黑洞的第一个直接视觉证据，证实了爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。”参与国际合作的中方科学家、中国科学院上海天文台台长沈志强说。
分布全球的观测点组成的虚拟望远镜成功“捕获”黑洞影像
质量极其巨大的黑洞，是宇宙中的神秘存在。这次通过分布全球的观测点组成一个口径如地球大小的虚拟望远镜——黑洞事件视界望远镜，顺利实现在1.3毫米波长的观测，并经过长期的数据分析，成功“捕获”黑洞的影像。
由于需要极高的灵敏度，组成全球网络的8个射电望远镜分布在多个高海拔地区，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠、南极点等。“这些望远镜的分辨率相当于能在黑龙江漠河阅读南沙群岛上的一张报纸。”中方科学家、上海天文台研究员路如森说。
“看”得远、“看”得清仍然不够，给黑洞拍照还要“看”得准。“观看电视节目要选对频道，黑洞影像也必须在合适的波段才能观测。”路如森说，最佳波段在1毫米附近，这一波段的黑洞光环最明亮，而背景“噪声”又最小。
该国际合作项目负责人、哈佛大学教授谢泼德·多尔曼表示，过去10多年里，技术的突破、全球天文台的合作等，让人类最终打开了一个观测黑洞的全新窗口。
【多知道点】
“事件视界”和“事件视界望远镜”
在黑洞周围，光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞的半径或“事件视界”。对这个特殊区域，人类动用口径相当于地球直径的“虚拟望远镜”，探寻黑洞留下的种种“蛛丝马迹”。
根据著名理论物理学家霍金的理论，黑洞“事件视界”并非“有去无来”的单行车道。尽管物体一旦被吸入黑洞就会永远消失，但如果经过数十亿年的时间，黑洞可能会“渗出”一些被吸入物质的蛛丝马迹。
由于黑洞非常遥远且半径很小，以往设施没有足够的分辨率来直接观测黑洞，而是用观察周围恒星运动、吸积盘和喷流乃至引力波等间接方法来进行探测。
为了提高望远镜空间分辨率，来自全球多个国家30多个研究所的200多名科研人员开展了一项庞大的观测计划，他们将分布在全球不同地区的多个射电望远镜组成一个阵列进行联合观
测，这就相当于获得了一个口径宛如地球大小的巨型望远镜，这就是“事件视界望远镜”项目。
“事件视界望远镜”实际上尝试观测的是黑洞的“事件视界”。经数年精心准备，“事件视界望远镜”项目的国际科研团队通力合作，借助分布在世界多地的8个射电望远镜联合观测，再经过近两年的数据处理及理论分析，终于成功获得第一张黑洞照片。
专家们说，黑洞照片将帮助我们了解为何黑洞能对宇宙中的天体产生深刻影响。
黑洞——比科幻更不可思议的天体
“事实有时候比小说更奇怪，黑洞最能真实体现这一点，它比科幻作家梦想的任何东西都更奇怪。”霍金在最后一本著作《十问：霍金沉思录》中这样写道。
时空中的无底深渊、深藏不露的引力陷阱……黑洞是天文物理史上最引人注目的研究课题之一，更是科幻小说、电影等多种文艺作品中的常见“角色”。
人类关注黑洞的历史可以追溯到18世纪末。在万有引力定律提出约百年后，英国科学家约翰·米歇尔在1783年首次提出，可能存在引力强大到连光线也无法逃离的“暗星”。不过，那时天文学家对此讨论不多。
1915年，爱因斯坦提出真正“预见”黑洞的广义相对论。但其实，就连爱因斯坦也曾经不相信黑洞真实存在。不过，科学界确实利用广义相对论计算得出，在宇宙中存在这样的天体。
20世纪60年代，美国天体物理学家约翰·惠勒首次将“黑洞”作为一个科学术语提出，这个词象征着它的黑暗和神秘。
此后，科学界不断收获关于黑洞的研究成果。迄今，黑洞的存在已得到多数天文学界和物理学界科研人员的承认。
在人类首次获得黑洞照片之前，2015年堪称黑洞研究的一个小高峰：引力波探测项目为黑洞的存在提供了明确证据。
科学界普遍认为， 黑洞是宇宙中最神秘的天体，几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处，其周围形成一个强大的引力场，在一定范围之内，连光线都无法逃脱。这个边界称作“事件视界”，本次发布黑洞照片的国际组织，就叫做“事件视界望远镜”项目。
根据理论推算，银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。天文学界认为，许多星系中央都有超大质量黑洞。例如代号M87的超巨椭圆星系中心黑洞的质量被认为约为太阳的65亿倍。
天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分成了三类：恒星级质量黑洞（几十倍至上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（介于两者之间）。
尽管黑洞无法直接观测，但由于黑洞的引力会吸积物质到它附近，周围通常都有一个吸积盘环绕。吸积盘非常热且亮，与黑洞对比明显，因此可以通过观测吸积盘来为黑洞拍照。
本刊整理自新华社
本文来源：https://www.wddqxz.cn/d7a7cdd93286bceb19e8b8f67c1cfad6195fe923.html
2022-06-28
