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「日博娱乐注册网址」当黑洞在朋友圈刷屏,你应该给孩子讲些什么?

2020-01-10 12:01:52来源:匿名
昨晚21:00,各国科学家在全世界6个地点同时发布,世界上第一张黑洞照片终于亮相。它是来自室女座星系团中超大质量星系m87中心的黑洞,距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。为什么这么难呢?黑洞真的是个洞吗?在地球上能看到的最大黑洞,就像月球表面的一个橙子那么大。2017年4月5日,“事件视界望远镜”开始正式拍摄黑洞。

「日博娱乐注册网址」当黑洞在朋友圈刷屏,你应该给孩子讲些什么?

日博娱乐注册网址,1、这是人类第一次直接看到黑洞的存在。

2、黑洞并不是一个洞,它是一种特殊的天体,或者说星球也没错。

3、黑洞的质量很大但体积很小,会把一切都吸进去,包括光。

4、为了拍这张照片,全世界的科学家联合起来,造了一个直径和地球直径一样大的望远镜——实际上是8个望远镜拼起来达到这个效果。

5、这张照片大约拍了5天,“洗”了2年。

6、这张照片验证了广义相对论的正确性,爱因斯坦爷爷又双叕对了。

不过,关于昨晚这件全人类共同见证的大事儿,下面这些精彩的故事和瑰丽的奇景,强烈推荐给你。

这张图再看一遍。昨晚21:00,各国科学家在全世界6个地点同时发布,世界上第一张黑洞照片终于亮相。

它是来自室女座星系团中超大质量星系m87中心的黑洞,距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。

图片一出,除了激动不已的天文迷科技迷们之外,更多吃瓜群众表示失望——

不是说好是这样的么:

电影《星际穿越》中的黑洞

或者是这样的:

《自然》杂志上公布的黑洞吞噬星云的照片

最次也得是这样吧:

为啥最后是这么个像甜甜圈像x浪之眼像烧红了蜂窝煤眼的模糊不清的东西……

其实,在这之前,你看到的黑洞照片,要么是艺术创作,要么是计算机模拟,总之都是假的!只有这张模糊不清的照片,才是真实的黑洞本尊。

而且,要拍这么一张照片实在是不容易。拍摄工程从2006年就启动了,动用了全世界200多名天文科学家,光“洗”就花了2年。

为什么这么难呢?

这得从黑洞本身说起。

黑洞真的是个洞吗?

no.

它是个天体,或者说星球。

一切起源于一颗足够大的恒星——

有多大呢?至少要比20个太阳质量还大。

当这颗恒星衰老时,

它的热核反应耗尽了中心燃料,

内部能量不足,

不足以支撑巨大的外壳,

就开始向中心坍缩。

最后坍缩成一个体积很小、密度近乎无限大的质点:

这就是奇点,也就是黑洞所有质量的集中点:

而在奇点周围会形成一个非常强大的引力界面,我们把它叫作“视界面”:

(记住“视界面”这个名字,英文叫event horizon,后面我们还要用到。)

任何物体一旦进入这个界面,就会被强大的引力吸进去,连光也不例外。

你知道,我们看见一个物体,是因为有光;

而一旦光也被吸进去了,形不成反射,我们就看不到了,

所以,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”(black hole)。

那么既然没有光,我们怎么可能看到它呢?

第一,刚才说了,黑洞有强大的引力,会对周围天体产生显著的作用和影响,我们通过观察周围的天体,来间接观察或者推测黑洞的存在;

第二,黑洞周围会产生明亮的“吸积盘”,你可以理解成一个围绕着中心转动的气体盘。昨天晚上公布的那张照片里,那个橙红色的光环,其实就是吸积盘。

第三,除了“吸积盘”,还有一种很美丽壮观的现象,叫做喷流,像火柱一样。

我们以前看到的很多瑰丽奇美的宇宙大片,其实曝光的就是黑洞附近吸积盘和喷流的景像。

然而,勇于探索的科学家们不满足远远地看到黑洞周围的积吸盘和喷流,还希望看到黑洞本身,于是就有了本次试图给黑洞本尊拍照片的计划,科学家们命名为——“事件视界望远镜(event horizon telescope,eht)”计划。

(是的,就是刚才让你记住的“event horizon”。)

我们是怎么拍到它的?

要实现拍摄黑洞本尊的计划,真可谓充满各种艰难险阻。

首先,黑洞很小。

有多小呢?在地球上能看到的最大黑洞,就像月球表面的一个橙子那么大。

所以,用传统的方法是看不到黑洞的。

即使用人类制造的最大口径的望远镜,也一样看不到。

世界最大口径望远镜

不过再 impossible的任务,也难不倒充满智慧的科学家们。

来自全世界30多个研究机构的科学家们组建了一台巨大啊啊啊啊啊的照相机(望远镜),它镜头的直径,有地球直径那么大。

你是不是觉得很奇怪,怎么可能在地球上建造一个地球直径那么大的望远镜呢?

这是因为望远镜是不需要连成一整个,我们可以拿走镜头中间的很多东西,只要边上的信息还在,就可以从边上一点一点把图像还原出来。

所以说,如果我们能在世界各地造很多望远镜,通过精心调节让它们同步,就能起到一个大望远镜的效果。

结果,这些的科学家们就借助位于世界各地的8个射电望远镜阵列,组成了这样一台巨大的虚拟望远镜网络,就叫做“事件视界望远镜”。

图片来自中央电视台新闻30分

图为事件视界望远镜是由全球八大望远镜组成。来源:

apex, iram, g. narayanan, j. mcmahon, jcmt/jac, s. hostler, d. harvey, eso/c. malin

这8个望远镜分别位于:南极、智利(2台)、墨西哥、美国亚利桑那州、美国夏威夷(2台)和西班牙。

这个承载了全球人类视野的8个望远镜,必须都能看到被拍摄的黑洞才能完成拍摄。这样的时间,每年只有宝贵的10天……

2017年4月5日,“事件视界望远镜”开始正式拍摄黑洞。目标有两个:

一是位于银河系中心的超大质量黑洞人马座a*;另一个是m87星系中心的黑洞。

幸运的是,在这第一次运行中,eht就取得了完整的黑洞数据,总共4pb,转换成mp3格式,要播放8000年才能听完。

拍摄的过程历时5个夜晚,每一天,8个望远镜获得的数据都要传回麻省理工大学的实验室,用超级计算机进行分析和处理,有些缺失或模糊的部分,还需要科学家们“拼图”。

就这样,靠着人类智慧的努力,拍摄2年后,这张珍贵的照片终于完整呈现在全球人类面前。

这是在生命出现在地球之后的30多亿年后,这个宇宙里的邻居,第一次露出真实面貌,第一次,地球生命对它说:

你好,我们终于见面了。

这张照片有什么意义?

用一句话概括的话,这张照片第一次直接证实了黑洞的存在。

在此之前,所有关于黑洞的图像结论都是间接观察或者推测的结果。

而黑洞的存在,以及这张照片所显示的黑洞特征,又进一步证实了一百年前,爱因斯坦关于广义相对论的预言——巨大质量的天体会让周围时空发生显著的弯曲,光线行经此处,会随时空弯曲而被偏折。

关于首次公布黑洞照片的意义,中科院国家天文台研究员苟利军是这么说的:

“这是人类第一次看到黑洞,确认黑洞的存在,意义更多偏重于科学上的影响,能帮助我们了解一些基础问题,比如黑洞周围会有一些分流,而分流对于整个星系,或者星系的演化有重要的作用。但之前我们并不清楚它是如何产生的。如果能真正看到黑洞的数据,有助于帮我们解决这些最基本的问题。”

不知道你对于这样的答案是否有些失望。

的确,对于我们普通人来说,公布黑洞的真容,也许只是体验见证重大科学发现那一刹那的激动人心而已。

然而科学,如同整个人类文明一样,

就是在这些一点一滴的发现中不断前进和发展,

无问结果,只管前行,

却为我们整个人类提供着永不停息的莫大福祉。

也许我们可以这么说——

为什么要研究黑洞?

它就在那里,为什么不去研究一下呢?

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来源:少年得到亲子号。