特大特大新聞跟黑洞有關(guān)。就在剛剛包括我國科學(xué)家在內(nèi)的EHT團(tuán)隊,公布了銀河系中央黑洞,也就是人馬座A的照片。有人說了,我們之前不是公開過一張黑洞的照片嗎?沒錯,那是在2019年的四月,我們觀測到了距離我們5500光年外的M87星系的中心黑洞。
這次觀測的是我們自己所在的銀河系的中心黑洞。那么問題來了,這個EHT團(tuán)隊又是個啥?我們怎么觀測黑洞的?我們?yōu)槭裁匆扔^測這么遠(yuǎn)的M87星系,再觀測我們自己所在的銀河系。這兩個黑洞又有什么不一樣?我們知道黑洞長什么樣又有什么意義,應(yīng)該不影響我們一個月3000的工資。
這個EHT的中文名叫做事件視界望遠(yuǎn)鏡,是一個以觀測星系中心超大質(zhì)量黑洞為主要目的的團(tuán)隊,主要采用甚長基線干涉技術(shù)。而這個技術(shù)解釋成人話,就是借助分布在世界各地的八個射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合觀測同一個目標(biāo),并記錄下數(shù)據(jù)。
這就相當(dāng)于一個特別大的射電望遠(yuǎn)鏡,幾乎和地球直徑一樣大的射電望遠(yuǎn)鏡來觀測黑洞。但是黑洞的質(zhì)量特別大,引力也超級大,光都逃不過它的引力沒有光的反射,我們就應(yīng)該看不到黑洞才對,更不要提觀測。不過這可難不到我們聰明的科學(xué)家。正是因為黑洞的質(zhì)量巨大,宇宙中的物質(zhì)在被黑洞吸進(jìn)去之前,要以接近光速的速度圍繞著黑洞轉(zhuǎn)圈圈。在這個過程中,它會釋放大量的熱,也就是紅外線。我們只要觀測到這些紅外線,就能間接的證明黑洞的存在了。于是我們觀測到的黑洞照片就是一個橙紅色的甜甜圈形狀了,這個叫做黑洞的吸積盤。黑洞本尊就是中間黑色的部分了。
那為啥我們先觀測這么遠(yuǎn)的M87星系呢?原因特別簡單,就是因為M87星系距離我們較遠(yuǎn),而且這個星系的角度方便我們觀測。中間沒有太多的阻攔。我們的望遠(yuǎn)鏡能夠長時間的對準(zhǔn)M87中心黑洞進(jìn)行觀測。另外,它的質(zhì)量體積特別大,是我們銀河系中央黑洞的1500倍。黑洞周圍的物質(zhì)氣體要幾天或者數(shù)周才能轉(zhuǎn)一圈兒,而銀河系中心黑洞由于體積比較小,周圍的氣體幾分鐘就轉(zhuǎn)了一圈了。這就意味著銀河系中心黑洞,也就是人馬座A周圍的氣體的亮度,還有圖案在時刻發(fā)生著變化,很難讓我們通過長時間曝光獲得清晰的照片。也正是因為難我們,這次拍到了人馬座A的照片才意義重大。
那我們是怎么做到的呢?簡單的說,我們先給人馬座A,隨便拍上幾千張照片,再根據(jù)他們的相似度分成四個重要特征,也就是四個子集。我們看到下方四張圖的左下角有四個圓柱圖,圓柱圖的高度代表每個子集的照片數(shù)量和對應(yīng)最終照片的相對權(quán)重和貢獻(xiàn)。最終這些照片合成了上面這個大的甜甜圈,也就是銀河系中心黑洞人馬座A的照片了。大家別看我說的輕描淡寫其實這只是為了方便大家理解,實際上研究團(tuán)隊是通過海量的數(shù)據(jù)分析才得到了這么一張照片。
人馬座A的照片又有什么意義呢?至今我們已經(jīng)觀測到了兩個黑洞的照片了,而且兩個黑洞的差異巨大。對進(jìn)一步證明相對論研究,宇宙本質(zhì)有著非常大的參考價值。兩個不同質(zhì)量的黑洞,兩個不同的星系,它們又有什么聯(lián)系呢?這些都是值得我們?nèi)ヌ剿鞯摹HT團(tuán)隊表示,下一步我們還會繼續(xù)探索新的技術(shù),拍出更多的照片,甚至拍出一部關(guān)于銀河系中心黑洞的電影。