• 我们看见了黑洞

    x
    用微信扫描二维码
    分享至好友和朋友圈


    本?#33041;?560字

    预计阅读时间7分钟

    人类历史的相册收入新照片

    被拍摄对象非常特别它叫黑洞

    在过去两年时间里全球200多位科学?#26131;?#25104;研?#23458;?#38431;通过世界各地天文望远镜组成的巨眼视界面望远镜收集并整合了黑洞图像的数据

    ?#26412;?#26102;间2019年4月10日晚上9时公布黑洞照片的新闻发布会对全球直播6大会场包括中国上海一起来看给黑洞拍照的正确姿势

    作者 | 王梦影

    编辑 | 秦珍子

    我们或许要成为用眼睛见过黑洞的第一代人

    2017年4月为了给黑洞照张相片 4个大洲8个射电望远镜阵列组成了虚拟望远镜网络事件界面望远镜全球30多个研究所的科学?#33402;?#24320;联合观测针对观测数据的分析预计将在一年后完成黑洞这个神秘存在会拥有一张正面免冠照

    一个世纪以来黑洞的身影出现在书籍影视剧甚至商品包装盒上那些都不过是计算机模拟的结果是基于科学理论的想象

    根据爱因斯坦1915年提出的广义相对论引力可以抓住时空掰弯它们那么当物质和能?#35838;?#38480;大时扭曲将没有极限一个宇宙的下水道口最终形成连光都?#30828;?#25481;被旋转着冲下去的命运光是我们所知宇宙中跑得最快的了

    2016年2月人类听到了黑洞13亿光年之外两个黑洞合并产生的引力波被LIGO激光干涉引力波天文台探测?#20581;?#39033;目领导者麻省理工学院海斯塔克天文台的谢泼德S德勒曼表示那不过是我们未现真容的朋友在湖心将手探进水里?#20445;?#20267;立在近?#31471;?#20013;的我们感受到了阵阵涟漪

    这一次我们或许终将眼见为实

    包裹?#21028;?#31354;的光

    美国时间4月11日上午11时22分在海斯塔克天文台工程师和天文学家结束了?#20013;?天的观测有人打开一瓶50年的威?#32771;ɣ?#26377;人开始播放皇后乐队的波西米亚狂想曲

    观测对象之一在银河的中?#27169;?200万光年之外40万个太阳的质?#32771;费?#22312;这里引力牵动大小星体环绕运转这片宇宙被煮沸了喷射状的能?#23458;?#26355;出长达100万光年的尾巴像一场永恒?#20013;?#30340;焰火表演

    长久以来科学家推测名为半人马星系A的超大质量黑洞就在这里相比对周边物?#19990;?#21534;虎咽的同类它可能正在节食

    它是隐身的眼睛?#37038;?#29289;体反射的光才能看见它们的样子而黑洞不会放过任?#25105;?#32533;试图?#21491;?#30340;光无法被看?#20581;?/p>

    科学家采取了迂回战术


    ?#25345;?#27169;型下对黑洞的计算

    据黑洞研究专家国家天文台研究员苟利军教授介绍黑洞的中心是一个奇点无限质量?#25216;?#22312;这一点上奇点的外围是一片虚空虚空的边沿被称为事件界面事件界面上被引力吸引的气体旋转着因摩擦而发出耀眼的光亮

    这次给黑洞拍照对象并不是那一?#21028;?#31354;而是包裹?#21028;?#31354;的光芒通过确定事件界面的大小形状我们能进一步了解黑洞的样貌就好像透过半透明的蝉蜕了解高树上难?#30333;?#24433;的蝉

    科学家猜测事件界面会像天幕中一只金色的?#19981;E?#22240;为多普勒效应朝向我们流动的那半个环蓝一点远离我们的则红一点

    银河横亘在地球的眼睛与那片光之间海斯塔克天文台的哈尼奥法科列表示这条繁星组成的河流更像一面结霜的玻璃只有少数光子才能穿过而不被吸收

    这次观测的射电望远镜采用了射电波段内波长最短的毫米波?#20113;?#31397;见更清晰的细节

    尽管眼见为实指的通常是可见光照片仍会真实反映出黑洞的模样?#23548;?#19978;在天文学家眼里真实的形式是丰富的

    苟利军展示了一幅长图银河在不同波段内呈现出不同的样子形状大小没有改变在能量最高的伽马射线波段它是青绿色背景上一条镶金的红带子在红外线波段它?#20146;?#33394;幕布上一条白金色裂缝

    月球上的橘子

    这样的照片极有可能拍不清楚?#21495;?#25668;对象站得太远又太小了

    2005年中国科学院上海天文台沈志强研究员领导的国际天文研究小组发现半人马星系A所?#35760;?#22495;的?#26412;?#21482;有1.5亿公里不过一个天文单位

    站在地球上看事件界面它和月球上的一只橘子差?#27426;?#22823;苟利军说这是天文学圈内的一个经典比喻源于包括华盛顿大学在内的科学团队在2000年的精确计算

    目前人类从地球上拍摄月球表面最清晰的画面包含13000个像素每个像素覆盖的?#23548;?#21306;域能铺下1500万只橘子

    想看清月球上的橘子德勒曼?#36864;?#30340;团?#26377;?#35201;一架地球一样大的望远镜

    道理很简单?#21644;?#36828;镜的口?#23545;?#22823;看得?#35282;?#26970;国家天文台研究院的刘超说他是望远镜方面的专家

    1609年秋天伽利略透过细铜管和凸透镜第一次看见了月球粗糙的表面2014年球面射电望远镜FAST建造成功口径500米宛如贵州省黔南?#23478;?#26063;苗族自治州青山中的一口白色大碗随着口径变大人类的视线也能到达更远视觉更清晰


    位于中国贵州省黔南?#23478;?#26063;苗族自治州?#25945;?#21439;的500米口径球面射电望远镜

    当最大口径的单个望远镜也无法达到所需要的清晰度时长基线干涉?#38469;保VLBI有了发挥空间为了获得更清楚的视线科学?#39029;?#35797;将多处望远镜联合起来望远镜彼此距离越远看得?#35282;?#26224;

    南到南极北至西班牙?#26377;?#30496;已久的火山口顶到终年不化的冰层人类之眼逐一睁开8座射电望远镜组成了一张地球一样大的视线之网

    联合这8只眼睛的协调工作花费了10年科学只是其中的一个层面

    苟利军打了个比方事件界面的光子穿过宇宙映照在望远?#36947;P?#25340;凑出图像它们像沉默的旅客一批批到来每批携带?#25293;?#19968;时刻的图像信息8座射电望远镜像8座车站等待着它们

    同一批旅客到达不同车站的时间点不会完全一致如果按照到达时间整理他们携带的信息就会搞错批次不同时刻的光子混在一起最终将得到失真的图像

    科学家必须把控好这8座车站的精确时间表

    为了保证最好的观测效果被选择的望远镜都位于高纬?#21462;?#39640;海拔气候干燥的地点地球上这样的好位置是有限的

    这些格外明亮的眼睛和当红明星一样有着格外紧张的档期希望借助它们完成的科学探索计划排着长长的?#28216;?/p>

    另一方面整个观测期间位于四大洲的这8个地点都需要好天气2017年内这样的窗口只有10天

    协商必不可少最终的计划是两个晚上?#22253;?#20154;马星系A进行观测剩下的时间分给星系M87黑洞

    大部分望远镜并没有可以支持VLBI?#38469;?#30340;设备事件界面望远镜团?#26377;?#35201;一家家拜访调整硬件设备安装新的数?#20013;?#21495;处理器和数据存储器在智利的阿塔卡马大型毫米波阵德勒曼的伙伴甚至需要爬进望远镜的大碗里去重连电路

    各种层面的政府购买都需要 德勒曼感?#23613;?/p>

    朋友圈的自拍和真理

    这不是人类理论第一次先于视线突?#24179;?#19979;星球的桎梏

    1932年中子被发现苏联科学家郎道在相关的讨论会上预言中?#26377;?#30340;存在相关的理论?#27426;?#21457;展 35年后剑桥大学的一名女学生捕捉到了1.337秒有规律的无线电脉冲?#36335;?#22806;星人的耳语科学?#26131;?#32456;认定这是中?#26377;?#24555;速旋转的结果

    爱因斯坦提出广义相对论已经过去了103年最早为事件界面起名的德国科学家于2016年春天去世他录的最后一档电视科普节目的名称是只是时间问题一语双关两个月后人类听到了黑洞的回声一年后8只巨眼缓缓睁开

    这次的结果其实对日常生活不会有什么影响 苟利军老老实实地说据他介绍全国目前研究黑洞的人已经挺多了有差?#27426;?0个人呢

    中国算是这次项目的乙方之一8只眼睛之一位于夏威夷的詹姆斯克拉克麦克斯维尔望远镜在经营不善时获得亚洲核心天文台的资金后者由包括中国科学院国家天文台在内的4家东亚核心天文机构组成

    尽管没有直?#30828;?#19982;苟利军早在一年之前就知晓了事件界面望远镜项目他是位热情的科普作者早早准备好了介绍项目的文章掐着点发送了文章阅读数量很快突破10万次

    ?#37038;?#32654;国媒体采访时德勒曼摩拳擦掌想要了解物质环绕事件界面的结构看?#29260;?#20307;如何掉入那一?#21028;?#26080;之中消失?#24052;?#22914;电影

    法科列的愿望更简单事件界面确定了黑洞的存在我希望能看见它实实在在地看见它?#38381;?#23601;意味着人类百年来关于时空的最重要的理论是正确的

    他们还得等上一年这张照片要到2018年才能被冲洗出来

    事件界面望远镜最终每一个晚上产生的数据?#30475;?#21040;2PB相当于200万部蓝光电影如此大的数据?#35838;?#27861;凭借网络发送要被储存在1024个硬盘里邮寄到海斯塔克天文台和德国波恩的马普射电所

    这其中南极射电望远镜的数据直到今年9月才能被飞机取出在那之前漫长的南极冬天将阻挡任何交通

    数学家物理学家天文学家并肩合作超级计算机将哼哧哼哧地对这些数据进行处理

    随着地球旋转8只眼睛拍摄到的图像都会有不同程度的变形计算机算法能在这些图像中选出更接近真实的图像从而还原出被拍摄星体的准确全貌

    要做到这点需要学习科学家?#25300;?#32473;它越多的真实图片这?#23039;?#27861;?#28020;?#30495;实的判断就越准确

    在此次项目的参与者海斯塔克天文台的凯特鲍曼看来描摹宇宙就好比一盘拼?#21152;?#25103;海量的图片将作为拼图的碎片被算法挑选嵌入合适的网格里一点点补充完全

    问题是黑洞和被拍摄的其他星体不同没有人真正见过科学家试图接近的真实是一?#21028;?#31354;

    他们当然可以选取依据理论模拟出的黑洞图片作为典?#19969;?#36825;潜藏着一个巨大的危险如果爱因斯坦错了怎么办

    我们不能以?#32422;合?#35201;证明的理论作为证明的基础 鲍曼说

    鲍曼?#36864;?#30340;同道者尽力做到公?#30465;?#20182;们?#25300;?#32473;机器的拼图碎片里不仅有模拟的黑洞照片也有其他星体的照片还有来自于网络的海量日常图片在观测前的模拟过程中这三类碎片都获得了相近的拼图她和伙伴总算?#21028;?#20102;一点

    令鲍曼感慨的是这些海量的日常图片里不少?#25250;?#33258;于社交网络上瞪着眼睛傻笑的自拍还有很多家庭合影

    人类生活中最普通最?#28010;?#30340;那些图景将帮助揭示时空的真容

    - END -

    特别声明本文为网易自媒体?#25945;?#32593;易号作者上传并发布仅代表该作者观点网易仅提供信息发?#35745;教?/p>

    跟贴 跟贴 22 参与 24
    © 1997-2019 网易公司版权所有 About NetEase | 公司简介 | 联系方法 | 招聘信息 | 客户服务 | 隐私政策 | 广告服务 | 网站地图 | 意见反馈 | 不良信息举报

    冰点周刊

    中国青年报冰点周刊

    头像

    冰点周刊

    中国青年报冰点周刊

    734

    篇文章

    91209

    人关注

    列表加载中...
    请登录后再关注
    x

    用户登录

    网易通行证/邮箱用户可以直接登录
    忘记密码
    ӱ20ѡ5淨