北京時間5月12日晚上9點07分,事件視界望遠鏡合作組織(EHT)的天文學家,在全球的六座天文臺站所在地同步舉行新聞發(fā)布會,公布了人類拍攝到的第二張黑洞照片——銀河系中心黑洞,人馬座A*的照片。說起黑洞照片,你大概還記得,3年前的2019年4月10日,EHT公布了人類拍攝到的首張黑洞照片,那是來自遙遠的M87星系中心黑洞的模糊影像,驚艷世界。那么這一次,天文學家為什么又把目光瞄準銀河系中心呢?
首先,和距離太陽系5500萬光年的M87相比,銀心黑洞那絕對是我們的近鄰,距離地球還不到2.7萬光年,而且太陽系就位于銀河系展開的一條旋臂上。用上海天文臺臺長沈志強的話說,地球和太陽系,無不受到銀心黑洞的影響。盡管超大質量黑洞在宇宙中其他星系也廣泛存在,但是研究咱們自己家門口的黑洞,那意義絕對是不一樣的對吧!
學界對銀心的研究可以追溯到射電望遠鏡誕生之前。1918 年,美國天文學家哈羅·沙普率先確定了銀心的位置。1932年,“射電天文之父”卡爾·央斯基首次發(fā)現了來自太空的射電波,而它正是來自于銀河系中心區(qū)域。隨著研究的深入,人們發(fā)現在銀心的位置有一個非常亮而致密的射線源,并將它命名為人馬座A*。進入新世紀,一系列對銀心附近天體的軌跡觀測證實,銀河系中心存在著一顆質量大約是太陽400萬倍的巨大天體,而且極有可能是黑洞。相關研究的負責人,還因此獲得了2020年的諾貝爾獎。盡管已經是學界公認的研究成果,但是那畢竟只是推論,這一次公布的銀心黑洞的照片,通俗來講就是這個黑洞真實存在的視覺實錘。
有看官要說了,上次已經拍到M87黑洞照片了,拍銀心黑洞不就是依樣畫葫蘆么?其實沒那么容易。首先,我們知道銀河系就像是一個有著好幾條旋臂的巨大飛碟,直徑10萬光年,中心厚度卻只有1.2萬光年,也就是說,星系幾乎是在一個水平面上的。所以,哪怕你有一臺可以放大億萬倍的光學天文望遠鏡,因為阻擋太多,很難看到銀河系中心的情況。即便是從銀心發(fā)出的射電波,能到達地球的也只有10億分之1,捕捉到它們并不容易。而M87黑洞與地球盡管距離遠,但相對位置更有利于射電波的接收。其次,我們知道,黑洞本身是不發(fā)光的,我們所謂拍攝照片,其實拍到的是黑洞的視界邊緣高速旋轉的氣體所發(fā)出的光。M87黑洞的質量和大小,大約是銀心黑洞的1500倍。在黑洞邊緣光速旋轉的氣體,大約要幾天甚至一周的時間,才能繞M87黑洞的視界一周;而銀心黑洞邊緣的氣體,只要幾分鐘就能繞一圈,給它們拍照片,就好像要拍一只正在追逐自己尾巴的小狗。
其實,黑洞照片是由望遠鏡接收到的射電波信號,經過數據分析和加工后繪制而成的。不同的黑洞,由于大小位置不同,適用的參數也各不相同。而且還要排除地球、太陽系公轉自轉、天氣、射電波干擾等一系列擾動因素,所以每一張黑洞照片的“沖印”程序都完全不同,更需要科學家們不斷地驗證和修正??雌饋砟D:你y心黑洞照片,也是來之不易的。
拍那么多黑洞照片,只是為了看看嘛?當然不是。為了給兩個黑洞拍照片,科學家們已經積累了40個PB的數據了。我們熟悉的機械硬盤,一般也就3個TB,1個PB等于1000TB,這是多大的數據,你們自己體會。而這些數據中,蘊藏著關于黑洞的許多秘密,等待著科學家們一步步地去破解。沈臺長說,之所以選擇這兩個質量大小和所在位置完全不同的黑洞來拍照,就是想要了解他們的共性和不同,以此更全面地了解黑洞——這個過去只存在于推論中的天體,看它是如何吞噬物質、如何運動、為什么有些會產生噴流有些卻不會……這方面的研究,將會為我們揭開星系形成和演化的奧秘。
對已經掌握的數據做分析研究,會花費一定的時間。所以在短時間內,科學家們依然會將目光聚焦于剛才提到的這兩個黑洞。而隨著更多更先進的射電望遠鏡加入EHT合作的朋友圈,我們完全可以期待,未來我們能看到的,不止是黑洞的照片,也許還會有視頻,有電影,甚至會有3D圖像。要提一句的是,上海天文臺的天馬望遠鏡已經參與到EHT的相關工作中。而中國正在規(guī)劃建設自己的亞毫米波VLBI望遠鏡。到它建成的時候,我們將有能夠24小時不間斷觀測銀心黑洞的全球合作,進一步貢獻中國天文工作者的力量。 好,今天就說到這里了。關注看呀說新聞,一起解鎖新聞背后的硬知識。
(看看新聞Knews記者:李怡 李吟濤 編輯:沈佩佩)
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