十问黑洞首秀:照片就是“真容”吗?为何模糊?

资深新闻 2019-04-24 05:22:03 73

原标题:十问黑洞首秀:照片就是“真容”吗?为何模糊?

  10日晚,事件视界望远镜(EHT)项目组公布了人类历史上首张黑洞照片,神秘的黑洞首次以图像方式被呈现到地球人面前,有媒体将此照片问世称为人类历史上的“高光时刻”。据悉,为了一探黑洞“真容”,事件视界望远镜项目组在全球四大洲布局了八台毫米波射电望远镜,历时五天拍摄,两年“冲洗”,才有了这次珍贵的黑洞首秀。

十问黑洞首秀:照片就是“真容”吗?为何模糊?

4月10日,由全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”(EHT)项目的第一项重大成果——人类首张黑洞照片在全球同步发布。

  不过,很多人们看到黑洞照片之后,依然对黑洞有各种好奇与疑惑:黑洞真的就是照片上的模样吗?为什么黑洞首照有些模糊?给黑洞拍摄“大片”有哪些难点呢?……针对这些问题,人民网科普中国采访了中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学天文学教授苟利军和中国科学院国家天文台研究员、博士生导师王俊杰,十问黑洞那些事儿,一起来了解一下吧!

  问题一:什么是黑洞?

  苟利军指出,简单来说,黑洞就是一种连光都逃不出去的高密度天体。具体来说,黑洞可分为恒星级黑洞和星系级黑洞。王俊杰解释称,大质量的恒星(质量达到太阳质量的几十倍)到了它寿命的晚期,会形成超新星爆炸,内部物质会向内坍缩,最后形成一个高密度天体,即恒星级黑洞;而在任何星系的中心,都有比恒星级黑洞质量更大的黑洞存在,这种黑洞有几百万到几十亿太阳质量,称做星系级黑洞(也叫超大质量黑洞)。

  问题二:宇宙中到底有多少黑洞?

  苟利军表示,就银河系来说,其实有上亿个恒星量级的黑洞,但到目前为止,人类只确认了20多个黑洞的存在,还有40~50个黑洞候选体。王俊杰补充道,除了恒星级黑洞,银河系中心还存在一个400多万倍太阳质量的超大质量黑洞,从整个宇宙来看,宇宙中的大部分星系中心也都存在着超大质量黑洞。

  问题三:在众多黑洞中,科学家为何要选择这个黑洞进行拍摄?

  苟利军解释,从理论上来讲,任何能够产生辐射的黑洞都是适合拍照的。但因为技术限制,这次科学家们选择了两个最大的黑洞进行拍摄,操作难度较小。他举例称,“这就像我们在地面上要看清楚任何一个物体,肯定会首选看起来大的物体,而不会选择难以看清楚的,小的物体”。此次事件视界望远镜(EHT)项目组拍摄了两个黑洞,一个是银河系中心的超大质量黑洞,质量为太阳质量的450万倍;另外一个是位于M87星系中心的黑洞,质量为太阳质量的65亿倍。10日公布的照片是M87星系中心黑洞,而银河系中心超大质量黑洞的数据还在处理当中,值得期待。

  问题四:黑洞首照就是黑洞真实的模样吗?

  苟利军称,我们看到的照片,中间的黑色部分是黑洞及其阴影所在的区域,而围绕在黑色区域周围的暖黄色圆环则是吸积盘(包括等离子气体和喷流)。但王俊杰指出,从一定意义上来说,此次的照片并非黑洞的“真容”,因为黑洞是一个连光都逃逸不了的天体,人们正常来说是看不到的,因此黑洞的本体应该是在此张照片的黑色阴影中心的更小区域内,而并非整张照片。

  另外,王俊杰还提到,照片上的暖黄色并非吸积气体的真实颜色,而是经过天文图象处理以后生成的伪彩色图。真正通过望远镜观测出来的图像实际上是黑白图象,但为了人们能看得更清楚、清晰一些,进行了人工伪彩色处理。

  问题五:我们看到的是现在的黑洞吗?

  王俊杰表示,这个黑洞距离地球有5500万光年,说明它吸积的气体因温度升高后产生的热辐射也来自5500万年前。至于这个黑洞及其周围目前是什么样子,可能要再过5500万年我们才能知道。

  问题六:如果人类真的进入黑洞,会发生什么?

  苟利军表示,首先,对于这个超大质量黑洞,身处黑洞边缘时人类可能不会被撕碎,因为潮汐力对于超大质量黑洞来说还是比较小的。至于黑洞内部的具体情况,以及物体进入黑洞后会发生的后果,目前仍是未知之谜,因为一旦掉入到黑洞里面,信号就无法传输出来了。

  问题七:黑洞照片是如何形成的?

  苟利军解释称,要生成黑洞照片,首先要把位于不同地点的望远镜观测出来的数据送到同一个地方。接着要将海量数据进行比对,保证不同地点的数据观测具有同时性;而且为了保证结果的准确性,在最终数据处理的时候,科学家们在两个不同的地方分别处理、验证。之后,科学家就通过计算机处理得到一个光子在空间分布上的强度图,并将强度图赋予不同的颜色,这就出现了我们现在看到的黑洞照片了。

  问题八:为何黑洞照片“冲洗”需要耗费两年时间?

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