为实现首次给黑洞拍照,科学家组建地球大小的望远镜

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为实现首次给黑洞拍照,科学家组建地球大小的望远镜

2017/04/09 dogstar 0 幻灯模式

银河系中心的超级黑洞“人马座A*”距地球约2.5万光年。图为艺术家想象图。

智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA) 将是事件视界望远镜的八只眼睛之一

本周,科学家将有机会首次拍摄银河系中心超级黑洞的影像,从而揭示黑洞的基本机制,并有助揭示相对论和量子力学之间可能存在的联系。 

组建口径与地球相当的望远镜

科学家将动用遍布全球的8具射电望远镜,分别位于西班牙、美国以及南极洲,它们将组成一台口径相当于地球的虚拟望远镜——事件视界望远镜。现在,事件视界望远镜已经联网完成。如果全部观测点天气良好,在4月5-14日期间的4-5个晚上,8台望远镜将全部启动进行观测。

届时,所有望远镜都将对准银河系中心的超级黑洞“人马座A*”,探测这一方向的所有射电信号。此外,邻近的M87星系中心的黑洞也将是观测目标。据预计,望远镜启动后,每晚可获得总共2PB(1PB=1024TB)的数据,大致相当于20亿人的全部基因组数据。

这些望远镜将最终获取到人马座A*与M87星系中心超级黑洞空前清晰以及细节的数据。依靠这些数据,天文学家也希望能够获得黑洞周围的事件视界以及高速明亮物质的首张图像。 

8台望远镜的分布图

将拍到怎样的图像 

荷兰拉德堡德大学科学家Heino Falcke说:“事件视界在科学领域仍如同神话,但它们终将不再虚无缥缈,而是被我们真切的看到。”不过,实际的图片要到明年才会开始处理,并对外公布。 

最终获取到的图像将会是什么样子呢?计算机的模拟显示,在黑洞强大的引力作用下,光线经过黑洞周围将发生弯曲。因此,黑洞旋转方向朝向地球的一侧看起来将看起来非常明亮,如同一道新月,而旋转方向背向地球的一侧则会显得黯淡许多。

一旦能首次对这种月牙形的光进行研究,科学家将能够解开某些有关黑洞的长期未解之谜。其中一个难题就是,类似M87中心的超级黑洞中心为何能够产生接近光速的粒子喷流。 

在未来数十年,还将有更多的射电望远镜加入进来,对黑洞的观测将更为精确,有望解开宇宙最基本的工作机制。 

德国马克斯·普朗克物理研究所科学家Stefan Gillessen说:“ 事件视界望远镜的首次运行有可能证明事件视界的存在,在未来还将揭开宇宙的最基本信息。” 

事件视界望远镜最终可能获取到的图像示意图 

相对论与量子力学的统一 

爱因斯斯坦广义相对论与量子力学的统一是现代物理学最大的谜题,前者适用描述大型天体的引力及运行,而后者适用微观世界。但无论是相对论和量子力学,都无法单独对黑洞的结构做出合理解释。 

Falcke表示:“相对论和量子力学是描述宇宙的两个主要理论。对黑洞边缘强大引力效应的观测,将有助于将两种理论进行统一。事件视界望远镜一定会带来新的发现。”(dogstar)

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2020-10-24 16:36:41

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2020-10-24 17:43:33

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