就在刚刚,比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿等全球六地将同步召开全球新闻发布会,事件视界望远镜(EHT)宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果。
首张由望远镜拍到的黑洞照片
全球首张黑洞照片已经公布
相信屏幕前的你不禁想提问:
黑洞是什么?
黑洞到底有多黑?
黑洞又是如何形成的?
……
别急
今天的工大官微君化身科普达人
本篇推送解决你的疑惑!
本篇推送欢迎你的转发与分享,让你的家人、朋友、同学们也学知识、懂科学
1.黑洞是什么?
黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小、热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。
关于黑洞,从上世纪中期开始,科学家对黑洞的奥秘探索从未停止过。
M87星系中心的超大质量黑洞的模拟图像。中间的黑色区域是黑洞的剪影。
图片来源:JasonDexter(左)andKazunoriAkiyama(右)
2.黑洞是如何形成的?
当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经无法承担起外壳巨大的重量。
所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。
吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现,这一过程被称为吸积。
黑洞拉伸,撕裂并吞噬恒星
3.黑洞是如何被发现的?
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。
它们发现在一些被X射线望远镜发现的双星(由一个致密星和另一个正常恒星组成)中。黑洞周围的确会存在一些发光的现象,比如黑洞在“吃掉”周围的恒星时,会将恒星的气体撕扯到身边,形成一个旋转的吸积盘。黑洞有时候也会“打嗝”,一部分吸积气体会沿转动方向被抛射出去,形成喷流。
吸积盘和喷流都会因气体摩擦而产生明亮的光线,以及其他频段的辐射。
类星体中心超大质量黑洞及吸积盘、喷流示意图
图片来源:NASA/Goddard Space Flight Center
4.有确认存在的黑洞吗?
有。人类探测到的第一例引力波信号,就是由双黑洞并合产生的。
人类发现的第一个强有力的黑洞候选天体是1964年发现的天鹅座X-1,距离地球约6000光年。天鹅座X-1有一个正在被它吃掉的“舞伴”,但伴星的质量却比它本身更加大,因此引发了广泛的争议,其身份长期悬而不决,霍金都为此打过赌(并输掉了)。科学家们后来测得天鹅座X-1的质量约为14.8个太阳,视界半径300公里,应该是一个“胃口”非常小的黑洞。
目前,科学家们更为关注的一类黑洞候选系统是软X射线瞬变源。这类系统包含一个小质量的舞伴,通常处于宁静态,但会出现间歇性的X射线爆发现象,间隔时间从数月到数十年不等。间歇性爆发的时候,就是探测黑洞的好时机。
根据理论计算,银河系中应该存在上千万个恒星量级的黑洞,现在得到确认的只有20多个。
5.这次拍到了哪两个黑洞?
两个超大质量黑洞。一个是银河系中心黑洞SgrA*,一个位于室女座的M87星系中心。之所以选择这两个目标,而不是银河系中更近的恒星级黑洞,是因为它们的视界从地球上看足够大。
6.为什么才公布黑洞照片?
黑洞照片“拍”起来难,“洗”出来也难。虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像,而是给出了许多数据,必须经历复杂的计算机处理过程。其中还有些缺失或模糊的部分,需要科学家们拼图。
此外,在2017年4月的联合观测以后,研究团队还进行了一些数据收集和校准的工作。
两个相互吞噬的黑洞
7.我们为什么要探索黑洞
霍金:“借,来自无以之”
对未知事物新鲜事物的好奇,驱使着人类不断在进步。探索黑洞,就是探索宇宙。宇宙是万物之源,能够推动科学技术的发展。
在人类力所能及的情况下探索宇宙,不仅是为了更充分的了解我们所居住的地球以及其他星球,以减少更多自然灾害,更是对人类生命的探索!
我们曾仰望星空,
思索着黑暗的天空中有些什么?
对于那些名词——
“天体”“光年”“恒星”“黑洞”……
熟悉却又十分陌生
对于此,
我们可以用屈原的话来激励自己
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索
人类一直是在探索中进步
中国亦是如此
今天上海和台北两地同时召开新闻发布会
发布黑洞照片
世界最大单体射电望远镜“天眼”建成
桥界“珠峰”——港珠澳大桥通车
嫦娥四号探测器成功发射
目标是实现人类首次月球背面软着陆
……
有幸成为首批黑洞照片的见证者
这是一批批奋斗了无数个夜晚的科学家们
奋力拼搏得来的一个巨大进步
而作为青年一代的我们
有理想有担当
方能在他们的基础上
为人类社会做出更多贡献!
长春工业大学
总第「413」期
编辑/胡利宾
新闻来源/科普中国 澎湃新闻
图片来源于网络
指导教师/张亮亮
出品/新媒体中心监制/党委宣传部
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