黑洞 第六集-科学家关于黑洞的最新贡献

黑洞 第六集-科学家关于黑洞的最新贡献

我们先来了解一下科学家们将银河系分为哪几个部分,其自内向外分别由银心、银核、银盘、银晕和银冕组成。银河系中央区域多数为老年恒星(以白矮星为主),外围区域多数为新生和年轻的恒星。周围几十万光年的区域分布着十几个卫星星系,银河系通过缓慢地吞噬周边的矮星系使自身不断壮大。

银河系的全景图,靠近银河系中心的时候关注到射电

三年前黑洞M87照片已问世,由于地球在银河系里,受尘埃的干扰,获得的数据更难处理,所以银河系中心超大质量黑洞照片推迟了三年才公布,接下来我们一起了解科学家都做了什么?

银河系中心超大质量黑洞简介:其距离我们约2.6万光年,质量相当于400万颗太阳质量。

银心黑洞照片拍摄难度为什么比M87大的多?

“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”这句诗能回答这个问题。因为银河系像扁扁的盘子,我们太阳系位于盘子边缘,向银河系中心望去,望远镜的视线会被大量气体尘埃遮蔽。另一方面,银河系中心黑洞比M87黑洞质量小得多,周围物质变化更加快速,这又给拍摄增加了难度。比如在我们生活中,如果对一个运动的物体拍照很容易引起拖尾现象,有时看起来非常浪漫,但这对拍摄黑洞照片却不友好。

银心黑洞照片

给黑洞拍照,是要拍一张怎样的照片呢?

广义相对论预言,由于黑洞的存在,我们将会看到中心区域存在一个由于黑洞视界而形成的阴影(shadow),其周围环绕一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环,由于黑洞的自旋及与观测者视线方向的不同,光环的大小约为4.8-5.2倍史瓦西半径(注:史瓦西半径指没有自旋的黑洞的事件视界半径)。

什么样的望远镜可以对黑洞成像?

要对黑洞成像,必须要保证望远镜足够灵敏,能分辨的细节足够小,从而能保证看得到和看得清。满足这些条件,最好的工具莫过于甚长基线干涉测量(VLBI)技术。假定在1毫米观测,一个长度为1万千米的基线能获得约21微角秒的分辨本领。但大家可千万别以为,只要VLBI阵列的分辨率足够高就一定能成功给黑洞拍照。如同看电视节目必须选对频道,对黑洞成像而言,能够在合适的波段进行VLBI观测至关重要。

M87

拍照使用的是视界望远镜(EHT)

为了捕获第一张黑洞图像,目前由来自包括中国在内的超过200名科学家达成了EHT这一国际合作计划。EHT观测所利用的技术就是毫米波VLBI,目前工作波段在1.3mm,并且将有望扩展到0.8mm。

EHT合作者们在2017年4月份到世界上多个最高最偏僻的射电天文台,以爱因斯坦永远想不到的方式去检验广义相对论。参与此次观测的包括位于世界6个地点的8个台站,其中由于南极SPT的位置的限制,无法观测到M87。

这些年来,天文方面的科学家一直在默默地付出 着,相信未来天文科学家一定会探索出更惊人的成果!

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