十問黑洞首秀:照片就是“真容”嗎?為何模糊?

资深新闻 2019-04-24 05:21:29 129

原標題:十問黑洞首秀:照片就是“真容”嗎?為何模糊?

  10日晚,事件視界望遠鏡(EHT)項目組公布了人類歷史上首張黑洞照片,神秘的黑洞首次以圖像方式被呈現到地球人面前,有媒體將此照片問世稱為人類歷史上的“高光時刻”。據悉,為了一探黑洞“真容”,事件視界望遠鏡項目組在全球四大洲布局了八台毫米波射電望遠鏡,歷時五天拍攝,兩年“沖洗”,才有了這次珍貴的黑洞首秀。

十問黑洞首秀:照片就是“真容”嗎?為何模糊?

4月10日,由全球多國科研人員合作的“事件視界望遠鏡”(EHT)項目的第一項重大成果——人類首張黑洞照片在全球同步發布。

  不過,很多人們看到黑洞照片之后,依然對黑洞有各種好奇與疑惑:黑洞真的就是照片上的模樣嗎?為什麼黑洞首照有些模糊?給黑洞拍攝“大片”有哪些難點呢?……針對這些問題,人民網科普中國採訪了中國科學院國家天文台研究員、中國科學院大學天文學教授苟利軍和中國科學院國家天文台研究員、博士生導師王俊杰,十問黑洞那些事兒,一起來了解一下吧!

  問題一:什麼是黑洞?

  苟利軍指出,簡單來說,黑洞就是一種連光都逃不出去的高密度天體。具體來說,黑洞可分為恆星級黑洞和星系級黑洞。王俊杰解釋稱,大質量的恆星(質量達到太陽質量的幾十倍)到了它壽命的晚期,會形成超新星爆炸,內部物質會向內坍縮,最后形成一個高密度天體,即恆星級黑洞﹔而在任何星系的中心,都有比恆星級黑洞質量更大的黑洞存在,這種黑洞有幾百萬到幾十億太陽質量,稱做星系級黑洞(也叫超大質量黑洞)。

  問題二:宇宙中到底有多少黑洞?

  苟利軍表示,就銀河系來說,其實有上億個恆星量級的黑洞,但到目前為止,人類隻確認了20多個黑洞的存在,還有40~50個黑洞候選體。王俊杰補充道,除了恆星級黑洞,銀河系中心還存在一個400多萬倍太陽質量的超大質量黑洞,從整個宇宙來看,宇宙中的大部分星系中心也都存在著超大質量黑洞。

  問題三:在眾多黑洞中,科學家為何要選擇這個黑洞進行拍攝?

  苟利軍解釋,從理論上來講,任何能夠產生輻射的黑洞都是適合拍照的。但因為技術限制,這次科學家們選擇了兩個最大的黑洞進行拍攝,操作難度較小。他舉例稱,“這就像我們在地面上要看清楚任何一個物體,肯定會首選看起來大的物體,而不會選擇難以看清楚的,小的物體”。此次事件視界望遠鏡(EHT)項目組拍攝了兩個黑洞,一個是銀河系中心的超大質量黑洞,質量為太陽質量的450萬倍﹔另外一個是位於M87星系中心的黑洞,質量為太陽質量的65億倍。10日公布的照片是M87星系中心黑洞,而銀河系中心超大質量黑洞的數據還在處理當中,值得期待。

  問題四:黑洞首照就是黑洞真實的模樣嗎?

  苟利軍稱,我們看到的照片,中間的黑色部分是黑洞及其陰影所在的區域,而圍繞在黑色區域周圍的暖黃色圓環則是吸積盤(包括等離子氣體和噴流)。但王俊杰指出,從一定意義上來說,此次的照片並非黑洞的“真容”,因為黑洞是一個連光都逃逸不了的天體,人們正常來說是看不到的,因此黑洞的本體應該是在此張照片的黑色陰影中心的更小區域內,而並非整張照片。

  另外,王俊杰還提到,照片上的暖黃色並非吸積氣體的真實顏色,而是經過天文圖象處理以后生成的偽彩色圖。真正通過望遠鏡觀測出來的圖像實際上是黑白圖象,但為了人們能看得更清楚、清晰一些,進行了人工偽彩色處理。

  問題五:我們看到的是現在的黑洞嗎?

  王俊杰表示,這個黑洞距離地球有5500萬光年,說明它吸積的氣體因溫度升高后產生的熱輻射也來自5500萬年前。至於這個黑洞及其周圍目前是什麼樣子,可能要再過5500萬年我們才能知道。

  問題六:如果人類真的進入黑洞,會發生什麼?

  苟利軍表示,首先,對於這個超大質量黑洞,身處黑洞邊緣時人類可能不會被撕碎,因為潮汐力對於超大質量黑洞來說還是比較小的。至於黑洞內部的具體情況,以及物體進入黑洞后會發生的后果,目前仍是未知之謎,因為一旦掉入到黑洞裡面,信號就無法傳輸出來了。

  問題七:黑洞照片是如何形成的?

  苟利軍解釋稱,要生成黑洞照片,首先要把位於不同地點的望遠鏡觀測出來的數據送到同一個地方。接著要將海量數據進行比對,保証不同地點的數據觀測具有同時性﹔而且為了保証結果的准確性,在最終數據處理的時候,科學家們在兩個不同的地方分別處理、驗証。之后,科學家就通過計算機處理得到一個光子在空間分布上的強度圖,並將強度圖賦予不同的顏色,這就出現了我們現在看到的黑洞照片了。

  問題八:為何黑洞照片“沖洗”需要耗費兩年時間?

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