十问黑洞首秀:照片就是“真容”吗?为何模糊?

来源:青岛资讯网    作者:青岛人    人气:    发布时间:2019-04-12 17:00:54    

10日晚,事情视界望远镜(EHT)项目组发布了人类前史上首张黑洞相片,奥秘的黑洞初次以图画方法被呈现到地球人面前,有媒体将此相片面世称为人类前史上的“高光时刻”。据悉,为了一探黑洞“真容”,事情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,历时五天摄影,两年“冲刷”,才有了这次宝贵的黑洞首秀。

4月10日,由全球多国科研人员协作的“事情视界望远镜”(EHT)项目的第一项重大成果——人类首张黑洞相片在全球同步发布。

(图片来历:我国科学院上海地理台)

不过,许多人们看到黑洞相片之后,仍然对黑洞有各种猎奇与疑问:黑洞真的便是相片上的容貌吗?为什么黑洞首照有些含糊?给黑洞摄影“大片”有哪些难点呢?……针对这些问题,人民网科普我国采访了我国科学院国家地理台研究员、我国科学院大学地理学教授苟利军和我国科学院国家地理台研究员、博士生导师王豪杰,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,简略来说,黑洞便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。王豪杰解说称,大质量的恒星(质量到达太阳质量的几十倍)到了它寿数的晚期,会构成超新星爆破,内部物质会向内坍缩,终究构成一个高密度天体,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:世界中到底有多少黑洞?

苟利军表明,就银河系来说,其实有上亿个恒星量级的黑洞,但到现在为止,人类只确认了20多个黑洞的存在,还有40~50个黑洞候选体。王豪杰弥补道,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,从整个世界来看,世界中的大部分星系中心也都存在着超大质量黑洞。

问题三:在许多黑洞中,科学家为何要挑选这个黑洞进行摄影?

苟利军解说,从理论上来讲,任何能够发作辐射的黑洞都是合适摄影的。但由于技能约束,这次科学家们挑选了两个最大的黑洞进行摄影,操作难度较小。他举例称,“这就像咱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,而不会挑选难以看清楚的,小的物体”。此次事情视界望远镜(EHT)项目组摄影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;别的一个是坐落M87星系中心的黑洞,质量为太阳质量的65亿倍。10日发布的相片是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傍边,值得等待。

问题四:黑洞首照便是黑洞实在的容貌吗?

苟利军称,咱们看到的相片,中心的黑色部分是黑洞及其暗影地址的区域,而围绕在黑色区域周围的暖黄色圆环则是吸积盘(包含等离子气体和喷流)。但王豪杰指出,从必定意义上来说,此次的相片并非黑洞的“真容”,由于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,因而黑洞的本体应该是在此张相片的黑色暗影中心的更小区域内,而并非整张相片。

别的,王豪杰还说到,相片上的暖黄色并非吸积气体的实在色彩,而是经过地理图象处理今后生成的伪五颜六色图。真实经过望远镜观测出来的图画实践上是黑白图象,但为了人们能看得更清楚、明晰一些,进行了人工伪五颜六色处理。

问题五:咱们看到的是现在的黑洞吗?

王豪杰表明,这个黑洞间隔地球有5500万光年,阐明它吸积的气体因温度升高后发作的热辐射也来自5500万年前。至于这个黑洞及其周围现在是什么姿态,或许要再过5500万年咱们才干知道。

问题六:假如人类真的进入黑洞,会发作什么?

苟利军表明,首要,关于这个超大质量黑洞,身处黑洞边际时人类或许不会被撕碎,由于潮汐力关于超大质量黑洞来说仍是比较小的。至于黑洞内部的具体情况,以及物体进入黑洞后会发作的成果,现在仍是不知道之谜,由于一旦掉入到黑洞里边,信号就无法传输出来了。

问题七:黑洞相片是怎么构成的?

苟利军解说称,要生成黑洞相片,首要要把坐落不同地址的望远镜观测出来的数据送到同一个当地。接着要将海量数据进行比对,确保不同地址的数据观测具有同时性;并且为了确保成果的准确性,在终究数据处理的时分,科学家们在两个不同的当地别离处理、验证。之后,科学家就经过计算机处理得到一个光子在空间散布上的强度图,并将强度图赋予不同的色彩,这就呈现了咱们现在看到的黑洞相片了。

问题八:为何黑洞相片“冲刷”需求消耗两年时刻?

在相片构成的进程中,有许多难点消耗时刻。王豪杰解说称,第一个难点便是八台望远镜观测到的数据量十分巨大。8个台站5天观测期间共记载约3500TB数据,,相当于350万部电影的数据,这些海量数据处理要花费许多时刻。第二,巨大的数据在处理时也会遇到一些技能难题。比如说,把多台望远镜取得的数据组成一张相片的算法就要重新研究树立,要使用新算法把数据进行互相关归纳处理重建图画。这是个很杂乱的进程,也需求很多时刻。

问题九:为什么这张黑洞的相片有些含糊?

苟利军指出,相片明晰度的本源在于分辨率。可是,现在技能分辨率不够高,无法完成高清,只能做到现在的水平。望远镜的分辨率与望远镜的口径,和观测频段光子的波长(能量)有关,此次科学家对全球8个不同当地的望远镜进行联网,得到了一个口径达1万公里的望远镜,这差不多快挨近地球的直径了,科学家们也挑选了能量最高的毫米和亚毫米波段。尽管如此,空间分辨率也仅到达黑洞视界面的尺度,所以在科学家们观测的有限区域内,这相当于只要有限的几个像素。

问题十:为什么说此次黑洞相片的呈现是人类的“高光时刻”?

苟利军表明,人类从提出黑洞的概念到发现黑洞,等待了差不多一百年的时刻。在这一百年之中,不论是理论或是实践观测,人们关于黑洞的了解都越来越深。这张相片用事实证明晰黑洞的存在,也经过模仿观测数据对爱因斯坦的广义相对论做出了验证。在视界面望远镜的作业进程和后来的数据剖析进程中,科学家们发现,所观测到的黑洞暗影和爱因斯坦相对论所预言的简直完全一致。

别的,经过这张相片,科学家们能够经过黑洞暗影的尺度丈量中心黑洞的质量,此次该团队就对M87中心的黑洞质量做出独立的丈量,而在此之前,准确丈量黑洞质量的手法则愈加杂乱。(人民网北京)

受访专家:我国科学院国家地理台研究员、我国科学院大学地理学教授苟利军,我国科学院国家地理台研究员、博士生导师王豪杰

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