得之不易的黑洞照片,使用的是“环地球摄像机”,拍摄原理是什么

栏目:娱乐资讯  时间:2020-02-29
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  相信很多小伙伴都观看过这组所谓的“黑洞的照片”,不过大部分人应该对结果多少都有些失望,不是说拍照十天修图两年吗,怎么最后还是个这么糊的照片,和星际穿越里的也差得太多了。一般人有这个感觉其实很正常,毕竟大家平时说的照片都是光学照片,但这次黑洞的照片可不是用光学相机拍的,而是射电望远镜。

  有人可能会问,不是说是“事件视界望远镜”EHT吗? 没错,是EHT。不过它不是一种单个的观测设备,而是由全球不同国家的多台射电望远镜共同组成的一个观测阵列,这个阵列最终的效果就是,组成了一架和地球大小相当的望远镜,可以说是“环地球摄像机”。

  为什么要这么大动干戈呢?因为黑洞离我们实在是太远了。在我们看来黑洞的大小,就相当于是从我们地球上看月球上的一个橘子,所以才需要通过组成全球范围阵列的方式来增加望远镜的口径。

  其实在照片公布之前,我本来以为会拍咱们银河系中心的黑洞,因为从地球上看这个黑洞是最大的。但是结果拍的是离地球更远的,M87星系中心的一个黑洞;可能是由于后者质量比前者大了几亿倍,所以它的视界面看起来应该也不小,甚至可能还会更大一些。

  那么具体拍摄原理是什么呢?简单来说就是通过亚毫米波段,来测得黑洞周围辐射的空间分布图。注意,这里说的可不是黑洞的“霍金辐射”,而是它周围的辐射。那这些周围的辐射是怎么产生的?在一个恒星级黑洞的周围,往往会存在其他恒星,黑洞将会把恒星的气体撕扯到它的身边,然后就会产生一个围绕黑洞旋转的气体盘,就是“吸积盘”。

  这个就是科学家定位黑洞的重要依据,如果这个黑洞的吸积气体太多,一部分气体就会在磁场的作用下被“抛射”出去,这就形成了“喷流”。吸积盘和喷流会因为气体摩擦的原因产生大量辐射,这样就可以被探测到,并且用来拍照了。

  大家看下面这张黑洞照片中,圆环的下面这侧亮一些,另一侧暗一些。这就是由于吸积盘它在转动,朝向我们转动的区域,由于“多普勒效应”,所以显得亮一些;远离我们视线运动的区域则会暗一些。至于中间的黑色区域就是黑洞本身了。

  最后说一下这张照片的意义,首先这作为人类历史上第一次拍到的黑洞照片,肯定是足以载入史册的。其次科学家们通过数据分析发现,观测到的这些黑洞阴影,和之前广义相对论预言的几乎完全一致,这就又一次验证了爱因斯坦相对论的正确性。而且,以后科学家们可以通过黑洞阴影,来较为精确的计算黑洞的质量。另外我们可以更深入地了解黑洞周围气体的运动,这可以帮助我们更进一步地理解星系究竟是怎么演化的。

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