黑洞长这样!人类首次拍到黑洞照片

 新闻资讯     |      2019-04-12 15:00

       黑洞,一个无人不知却知之甚少的生僻热词,却在北京时间2019年4月10日21时迎来历史性一刻,一个“超巨型”质量黑洞在上海等全球多地向人类首次示现真容,以一张高清“写真”,用“眼见为实”的方式,定格了自己的真实存在, 黑洞预言流传百年来,我们是第一批“看见”黑洞的人类,人类首张黑洞照片面世,在全球都引起了广泛而激烈的讨论。

       当人类首次拍到黑洞照片引起了很大的轰动,这也说明了人类科技进步很大,预示着科学家们将更加深入地去探索宇宙新奥妙!

       黑洞是什么?

       理论上,黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围,该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界(Event Horizon)。

       宇宙中,根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类:恒星级质量黑洞(几十倍-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)。

       真的有黑洞吗?

       在这次拍照前,天文学家们通过各种间接证据表明了黑洞的存在,主要有三类代表性证据。

       第一,恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞有强引力,对周围的恒星、气体会产生影响,于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在;

       第二,根据黑洞吸积物质(吃东西)发出的光来判断黑洞的存在;

       第三,通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。

       事件视界望远镜(EHT)是啥?

       它是通过“甚长基线干涉技术”(VLBI) 和全球多个射电天文台的协作,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜。由全球200多位科研人员共同达成的重大国际合作计划,EHT的建设和此次拍摄的黑洞照片是全球很多人花了很多时间和精力才凝结的一个成果。但这只是一个开始,未来EHT还会带来更多前所未有的科学成果。

       黑洞如何形成的呢?

        中国科学院国家天文台研究员陆由俊对科技日报记者说:“目前比较明确的是恒星级质量的黑洞是恒星塌缩的遗骸;而大质量黑洞则有可能由其它机制产生的中等质量黑洞吸积物质长大而成。”

       所有的恒星都是核聚变反应炉,在其中,轻元素(主要是氢)聚合成重元素。核聚变过程提供了恒星一生的大部分能量。不过,最终,核燃料耗尽,由中心产生的能量再也无力对抗外壳巨大的重量,引力开始起主宰作用。

       1928年,印度研究生萨拉·玛尼安·钱德拉塞卡乘船来英国剑桥学习天文学。在来英途中,钱德拉塞卡算出在耗尽所有燃料之后,多大的恒星可以继续对抗自己的引力而维持自己——这就是所谓的“钱德拉塞卡极限”,约为1.44倍太阳质量。

       陆由俊解释说:“这一值对大质量恒星的最终归宿具有重大意义。一般来说,如果一颗恒星的质量不到太阳质量的9倍,最终会形成白矮星;9-25个太阳质量左右的恒星会演化至超新星爆发,再最后塌缩为中子星;而约25个太阳质量之上的恒星会形成黑洞。”

       当这一恒星收缩到某一临界半径(“史瓦西半径”,以德国物理学家、天文学家卡尔·史瓦西的名字命名,他是使用爱因斯坦广义相对论方程证明黑洞的确能够形成的第一人)时,其表面上的引力变得如此之强,以至于光线再也逃逸不出去。

       根据相对论,没有东西能行进得比光还快。如果光都逃逸不出来,其他东西更不可能:所有东西都会被引力场拉回去。这样,就出现了一个事件的集合或时空区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者——我们将这一区域称谓黑洞,将其边界称作事件视界。

       早在1988年霍金出版《时间简史—从大爆炸到黑洞》,就讨论了预测宇宙运转的定律。霍金认为黑洞并非是只进不出,具有寿命期限,也会定时将吞没的物质转变成为能量释放出来,而且霍金认为黑洞可能会通往另一个宇宙,如果掉入黑洞,我们会毫发无损的出现在另一个宇宙;对黑洞的研究道阻且长,但此次黑洞照片的发布,无疑是黑洞研究的一个里程碑式成果。

       对于此事,你怎么看呢,黑洞对人类未来的发展有影响吗?欢迎一起来讨论发表你的看法。