《知识窗》掀起黑洞的盖头来

黑洞是宇宙中一种奇异的存在,它们的数量不可胜计,虽然体积大小不一,质量千差万别,但有一点是相同的:都是漆黑一团。

黑洞是宇宙中一种奇异的存在,它们的数量不可胜计,虽然体积大小不一,质量千差万别,但有一点是相同的:都是漆黑一团。

它们就像蒙在盖头下的神秘女子,迄今为止,还没有人能够一睹芳容。

但是,这种情况在2018年有可能会改变。


《知识窗》掀起黑洞的盖头来


在这一年,人类有可能通过技术手段第一次看见黑洞的真容。

爱因斯坦曾预言:宇宙中有这样一种特殊的天体,它的密度巨大,引力超强,以至于光都无法逃脱。

1968年,美国天体物理学家约翰·惠勒将这种天体命名为“黑洞”。

根据爱因斯坦的相对论可以计算出,仅在银河系,就有一千多万个黑洞。

但是到目前为止,天体物理学家只确认了二十多个黑洞的存在。


《知识窗》掀起黑洞的盖头来


也許你会感到好奇:既然看不见黑洞,科学家是怎么确认黑洞的存在呢?

一些黑洞隐身在恒星的旁边,它们将恒星的气体吸引到自己周围,产生一个围绕自己旋转的气体盘。

当吸引的气体过多的时候,在磁场的作用下,一部分气体会沿着旋转的方向被抛射出去,形成喷流,特别壮观。

虽然黑洞难以被人们看见,但是气体盘和喷流因为气体摩擦会发出明亮的光芒,并产生大量的辐射,这些很容易被科学家观测到。


《知识窗》掀起黑洞的盖头来


就像孙悟空在七十二般变化时掩盖不了自己的尾巴一样,这些光和辐射暴露了黑洞的藏身之处。

发现黑洞的藏身之处相对容易,可是要看到黑洞的真容就困难了。

就像你在地球上,想要通过望远镜看清楚月球上的一个苹果,这个望远镜需要有超级的放大倍数才行。

黑洞距离遥远,任何现有的单个望远镜都难以看清楚它的真实面貌。



2017年,来自全球三十多个研究所的科学家开展了一项观测活动,他们利用分布在西班牙、美国、智利、南极等不同地区的8个亚毫米射电望远镜组成了一个虚拟的望远镜网络。

这些望远镜联合起来所“拼成”的虚拟望远镜直径和地球一样大,空间分辨率极高。

科学家确信,在银河系的中心、距离地球二万五千光年的人马座A*,有一个质量巨大的黑洞。



这些望远镜相互协作,在2017年4月中有连续5天的时间,将观测目标设定为这个地方,一起记录下制作黑洞图像所必需的信息。

之所以选定这个目标,是因为它的距离和质量相对而言适合观测。



即便如此,每晚观测所产生的数据量都达到了二百万G,与欧洲大型质子对撞机一年产生的数据量相似,所以科学家在观测时难以实时分析,更不可能在屏幕上看到黑洞的实时图像。

这么多的数据该怎么样汇总分析呢?不要担心,观测结束后,所有的数据将被送到两个数据中心。

这两个数据中心,一个位于美国,一个位于德国。



然后,大型计算机集群会开始合并、分析数据,最终制作出黑洞的图像。

这个过程将耗时半年到一年。

在现实操作中,由于种种原因,位于南极的射电望远镜的观测数据直到2017年12月才被送到。

如果不出意外,2018年,科学家将制作出第一张黑洞的照片。



这次观测所能看到的,只是黑洞的外貌,以现有的科技水平,我们还看不到黑洞的内部。

那么,观测黑洞及研究黑洞的真容有什么意义呢?

这不仅能证明黑洞是客观存在的,还能让人们更加深入地理解爱因斯坦的广义相对论,同时也能让我们了解黑洞如何影响星系的演化,从而让我们以一种全新的视角重新认识宇宙。

(图片来源于网络,如不同意分享,请联系小编删图)

知识窗作者:赵君鹏

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