特大特大新聞跟黑洞有關(guān)。就在剛剛包括我國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的EHT團(tuán)隊(duì),公布了銀河系中央黑洞,也就是人馬座A的照片。有人說(shuō)了,我們之前不是公開(kāi)過(guò)一張黑洞的照片嗎?沒(méi)錯(cuò),那是在2019年的四月,我們觀測(cè)到了距離我們5500光年外的M87星系的中心黑洞。
這次觀測(cè)的是我們自己所在的銀河系的中心黑洞。那么問(wèn)題來(lái)了,這個(gè)EHT團(tuán)隊(duì)又是個(gè)啥?我們?cè)趺从^測(cè)黑洞的?我們?yōu)槭裁匆扔^測(cè)這么遠(yuǎn)的M87星系,再觀測(cè)我們自己所在的銀河系。這兩個(gè)黑洞又有什么不一樣?我們知道黑洞長(zhǎng)什么樣又有什么意義,應(yīng)該不影響我們一個(gè)月3000的工資。
這個(gè)EHT的中文名叫做事件視界望遠(yuǎn)鏡,是一個(gè)以觀測(cè)星系中心超大質(zhì)量黑洞為主要目的的團(tuán)隊(duì),主要采用甚長(zhǎng)基線干涉技術(shù)。而這個(gè)技術(shù)解釋成人話,就是借助分布在世界各地的八個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合觀測(cè)同一個(gè)目標(biāo),并記錄下數(shù)據(jù)。
這就相當(dāng)于一個(gè)特別大的射電望遠(yuǎn)鏡,幾乎和地球直徑一樣大的射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)黑洞。但是黑洞的質(zhì)量特別大,引力也超級(jí)大,光都逃不過(guò)它的引力沒(méi)有光的反射,我們就應(yīng)該看不到黑洞才對(duì),更不要提觀測(cè)。不過(guò)這可難不到我們聰明的科學(xué)家。正是因?yàn)楹诙吹馁|(zhì)量巨大,宇宙中的物質(zhì)在被黑洞吸進(jìn)去之前,要以接近光速的速度圍繞著黑洞轉(zhuǎn)圈圈。在這個(gè)過(guò)程中,它會(huì)釋放大量的熱,也就是紅外線。我們只要觀測(cè)到這些紅外線,就能間接的證明黑洞的存在了。于是我們觀測(cè)到的黑洞照片就是一個(gè)橙紅色的甜甜圈形狀了,這個(gè)叫做黑洞的吸積盤(pán)。黑洞本尊就是中間黑色的部分了。
那為啥我們先觀測(cè)這么遠(yuǎn)的M87星系呢?原因特別簡(jiǎn)單,就是因?yàn)镸87星系距離我們較遠(yuǎn),而且這個(gè)星系的角度方便我們觀測(cè)。中間沒(méi)有太多的阻攔。我們的望遠(yuǎn)鏡能夠長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)準(zhǔn)M87中心黑洞進(jìn)行觀測(cè)。另外,它的質(zhì)量體積特別大,是我們銀河系中央黑洞的1500倍。黑洞周圍的物質(zhì)氣體要幾天或者數(shù)周才能轉(zhuǎn)一圈兒,而銀河系中心黑洞由于體積比較小,周圍的氣體幾分鐘就轉(zhuǎn)了一圈了。這就意味著銀河系中心黑洞,也就是人馬座A周圍的氣體的亮度,還有圖案在時(shí)刻發(fā)生著變化,很難讓我們通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間曝光獲得清晰的照片。也正是因?yàn)殡y我們,這次拍到了人馬座A的照片才意義重大。
那我們是怎么做到的呢?簡(jiǎn)單的說(shuō),我們先給人馬座A,隨便拍上幾千張照片,再根據(jù)他們的相似度分成四個(gè)重要特征,也就是四個(gè)子集。我們看到下方四張圖的左下角有四個(gè)圓柱圖,圓柱圖的高度代表每個(gè)子集的照片數(shù)量和對(duì)應(yīng)最終照片的相對(duì)權(quán)重和貢獻(xiàn)。最終這些照片合成了上面這個(gè)大的甜甜圈,也就是銀河系中心黑洞人馬座A的照片了。大家別看我說(shuō)的輕描淡寫(xiě)其實(shí)這只是為了方便大家理解,實(shí)際上研究團(tuán)隊(duì)是通過(guò)海量的數(shù)據(jù)分析才得到了這么一張照片。
人馬座A的照片又有什么意義呢?至今我們已經(jīng)觀測(cè)到了兩個(gè)黑洞的照片了,而且兩個(gè)黑洞的差異巨大。對(duì)進(jìn)一步證明相對(duì)論研究,宇宙本質(zhì)有著非常大的參考價(jià)值。兩個(gè)不同質(zhì)量的黑洞,兩個(gè)不同的星系,它們又有什么聯(lián)系呢?這些都是值得我們?nèi)ヌ剿鞯?。EHT團(tuán)隊(duì)表示,下一步我們還會(huì)繼續(xù)探索新的技術(shù),拍出更多的照片,甚至拍出一部關(guān)于銀河系中心黑洞的電影。