视频|首张银河系中心黑洞照片,到底看个啥?

看看新闻Knews记者 李怡 李吟涛

2022-05-14 01:07:55

北京时间5月12日晚上9点07分,事件视界望远镜合作组织(EHT)的天文学家,在全球的六座天文台站所在地同步举行新闻发布会,公布了人类拍摄到的第二张黑洞照片——银河系中心黑洞,人马座A*的照片。说起黑洞照片,你大概还记得,3年前的2019年4月10日,EHT公布了人类拍摄到的首张黑洞照片,那是来自遥远的M87星系中心黑洞的模糊影像,惊艳世界。那么这一次,天文学家为什么又把目光瞄准银河系中心呢?



首先,和距离太阳系5500万光年的M87相比,银心黑洞那绝对是我们的近邻,距离地球还不到2.7万光年,而且太阳系就位于银河系展开的一条旋臂上。用上海天文台台长沈志强的话说,地球和太阳系,无不受到银心黑洞的影响。尽管超大质量黑洞在宇宙中其他星系也广泛存在,但是研究咱们自己家门口的黑洞,那意义绝对是不一样的对吧!


学界对银心的研究可以追溯到射电望远镜诞生之前。1918 年,美国天文学家哈罗·沙普率先确定了银心的位置。1932年,“射电天文之父”卡尔·央斯基首次发现了来自太空的射电波,而它正是来自于银河系中心区域。随着研究的深入,人们发现在银心的位置有一个非常亮而致密的射线源,并将它命名为人马座A*。进入新世纪,一系列对银心附近天体的轨迹观测证实,银河系中心存在着一颗质量大约是太阳400万倍的巨大天体,而且极有可能是黑洞。相关研究的负责人,还因此获得了2020年的诺贝尔奖。尽管已经是学界公认的研究成果,但是那毕竟只是推论,这一次公布的银心黑洞的照片,通俗来讲就是这个黑洞真实存在的视觉实锤。



有看官要说了,上次已经拍到M87黑洞照片了,拍银心黑洞不就是依样画葫芦么?其实没那么容易。首先,我们知道银河系就像是一个有着好几条旋臂的巨大飞碟,直径10万光年,中心厚度却只有1.2万光年,也就是说,星系几乎是在一个水平面上的。所以,哪怕你有一台可以放大亿万倍的光学天文望远镜,因为阻挡太多,很难看到银河系中心的情况。即便是从银心发出的射电波,能到达地球的也只有10亿分之1,捕捉到它们并不容易。而M87黑洞与地球尽管距离远,但相对位置更有利于射电波的接收。其次,我们知道,黑洞本身是不发光的,我们所谓拍摄照片,其实拍到的是黑洞的视界边缘高速旋转的气体所发出的光。M87黑洞的质量和大小,大约是银心黑洞的1500倍。在黑洞边缘光速旋转的气体,大约要几天甚至一周的时间,才能绕M87黑洞的视界一周;而银心黑洞边缘的气体,只要几分钟就能绕一圈,给它们拍照片,就好像要拍一只正在追逐自己尾巴的小狗。


其实,黑洞照片是由望远镜接收到的射电波信号,经过数据分析和加工后绘制而成的。不同的黑洞,由于大小位置不同,适用的参数也各不相同。而且还要排除地球、太阳系公转自转、天气、射电波干扰等一系列扰动因素,所以每一张黑洞照片的“冲印”程序都完全不同,更需要科学家们不断地验证和修正。看起来模模糊糊的银心黑洞照片,也是来之不易的。


拍那么多黑洞照片,只是为了看看嘛?当然不是。为了给两个黑洞拍照片,科学家们已经积累了40个PB的数据了。我们熟悉的机械硬盘,一般也就3个TB,1个PB等于1000TB,这是多大的数据,你们自己体会。而这些数据中,蕴藏着关于黑洞的许多秘密,等待着科学家们一步步地去破解。沈台长说,之所以选择这两个质量大小和所在位置完全不同的黑洞来拍照,就是想要了解他们的共性和不同,以此更全面地了解黑洞——这个过去只存在于推论中的天体,看它是如何吞噬物质、如何运动、为什么有些会产生喷流有些却不会……这方面的研究,将会为我们揭开星系形成和演化的奥秘。


对已经掌握的数据做分析研究,会花费一定的时间。所以在短时间内,科学家们依然会将目光聚焦于刚才提到的这两个黑洞。而随着更多更先进的射电望远镜加入EHT合作的朋友圈,我们完全可以期待,未来我们能看到的,不止是黑洞的照片,也许还会有视频,有电影,甚至会有3D图像。要提一句的是,上海天文台的天马望远镜已经参与到EHT的相关工作中。而中国正在规划建设自己的亚毫米波VLBI望远镜。到它建成的时候,我们将有能够24小时不间断观测银心黑洞的全球合作,进一步贡献中国天文工作者的力量。 好,今天就说到这里了。关注看呀说新闻,一起解锁新闻背后的硬知识。


(看看新闻Knews记者:李怡 李吟涛 编辑:沈佩佩)



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