人类史上首张黑洞照片公布 中国天琴计划将搜寻(2)
时间:2019-04-11 01:26 来源:百度新闻 作者:晨子 点击:次
华中科技大学物理学院的科学家吴庆文教授也参与其中,他表示,他和研究生冯建超博士主要参与了理论分析方面的工作。在过去几年里进行了系列研究,他们对黑洞吞噬物质过程、黑洞自旋等重要信息做了较好限定,提出这次观测的黑洞图像应该是来自黑洞吞噬的物质,而非相对论性喷流。此外,还发现这个巨型黑洞很有可能是高速自转的。这次拍摄的黑洞照片,较好支持了他们的研究结果。 吴庆文说,目前由我国主导的天琴空间引力波探测器计划,预计在2030-2035年间发射,在10万公里高度的地球轨道上部署三颗绕地球运转的卫星,组成臂长17万公里的等边三角形,形成空间引力波探测器。天琴引力波探测器将可以探测到宇宙诞生初期第一代恒星或气体云塌缩形成的双大黑洞合并产生的引力波,这将帮助我们理解宇宙早期种子黑洞、黑洞的增长历史以及星系演化等重大天文与物理学问题。因此,天琴空间引力波计划必将成为下一个20年探测宇宙黑洞的利器,特别是可能会搜寻到大量的中等质量黑洞。 释疑1 在此之前如何确认黑洞的存在? 各种间接证据均证明黑洞确实存在 中科院国家天文台研究员苟利军表示,在这次拍照前,天文学家们通过各种间接证据表明,黑洞确实存在。 比如,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,也可以根据黑洞吸积物质发出的光来判断黑洞的存在。再就是通过看到黑洞成长的过程发现黑洞。 中科院国家天文台研究员刘继峰领导的国际团队在世界上首次成功测量到X射线极亮天体的黑洞质量,研究成果2013年11月28日发表在国际权威杂志《自然》上。他们在3个月的时间跨度上对漩涡星系中X射线极亮源M101ULX-1进行了研究,并确认其中心天体为一个质量可与恒星比拟的黑洞。这个黑洞加伴星形成的黑洞双星系统位于2200万光年之外,是人类迄今发现的距离地球最遥远的黑洞双星。 释疑2 “事件视界望远镜”是什么? 8座望远镜组成超大“虚拟”望远镜 黑洞几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处,并在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。光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞的半径或“事件视界”,也叫“视界面”。 现在望远镜的半径越造越大,我国的FAST已经有500米口径,已经发现了很多脉冲星。但是,要想观测遥远的黑洞,依靠目前任何单个望远镜都远远不够。2017年的4月5日到14日之间,来自全球30多个研究所的科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划,利用分布于全球不同地区的8个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络。苟利军说,在2017年8个不同的望远镜进行观测的基础上,2019年又加了一台望远镜。 “事件视界望远镜”就是利用“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。 释疑3 光都逃不出来,如何拍黑洞? 周围气体产生的光线和辐射可观测 苟利军解释,“连光都逃不出来”指的是黑洞里面的情况,这次拍摄的是黑洞周围尚未掉入黑洞的气体所产生的光线和辐射。 “在电影《星际穿越》中,在黑洞外部亮的圆环的衬托下,中间有黑色的区域,我们将这块区域称为‘黑洞的阴影’。”苟利军说。 《星际穿越》中黑洞巨大的吸积盘吸引了很多观众,被称为最接近黑洞的想象。不过,苟利军表示,因为之前谁都没有“看”到黑洞的照片,之前的图像都是想象和推测出来的。“广义相对论在很多情形下都被验证是正确的,如果广义相对论是正确的,那么我们看到的黑洞应该就是这样。” 释疑4 给“黑洞”拍照难在哪? 观测窗口期每年大约只有10天 要保证分布在全球各地的8个望远镜都能看到这两个黑洞,观测窗口期非常短暂,每年只有大约10天,2017年只有4月5日到4月14日合适。 苟利军说,这些望远镜都是在亚毫米波波段,通常需要在海拔比较高的地方来减少大气中水汽对于亚毫米光子的影响。比如位于智利的ALMA望远镜的海拔就有5000多米。据了解,这座望远镜耗资140亿美元,灵敏度是目前单阵列当中最高的。 释疑5 “冲洗”图像为何耗费两年? 庞大数据需要计算机进行复杂的处理 苟利军说,虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像,而是给出了许多数据,必须经历复杂的计算机处理过程。 (责任编辑:admin) |