刘军连简介 https://m.39.net/pf/a_4305593.html
周四，天文学家第一次捕捉到银河系中心超大质量黑洞的图像。根据定义，黑洞不能被直接观察到，因为没有任何东西，即使是光，也无法逃脱它们巨大的引力向内的破碎力。那我们又是怎么拍到的呢？根据科学理论，黑洞的存在可以通过观察重力对附近恒星轨迹的影响以及通过被加热到极端温度的材料在电磁波谱中发射的辐射来间接检测到，因为它被吸入快速旋转的吸积盘，然后进入洞本身。这是第一次直接观测确认黑洞的存在，即人马座A*，它处于银河的心脏地带。黑洞不发光，但图像显示黑洞的阴影被一个明亮的环包围，这是被黑洞的引力弯曲的光。天文学家说，这个黑洞的质量是我们太阳的万倍。黑洞距离地球约光年。我们的太阳系位于银河系的旋臂之一，这就是我们离银河系中心如此遥远的原因。如果我们能在夜空中看到这一点，黑洞的大小似乎与在地球上看月球上的甜甜圈一样大。这次银河系中心的黑洞照片，是怎么拍到的？几十年来，天文学家一直想知道我们银河系的中心是什么。哈佛-史密森天体物理中心的研究员迈克尔约翰逊说：“我们正在观察一个新环境，即超大质量黑洞附近的弯曲时空。它充满了活力，总是充满汹涌的能量，偶尔会爆发出明亮的发射光。”年的目标是M-87核心的一个令人难以置信的黑洞，M-87是处女座的一个巨大椭圆星系，一个质量为65亿个太阳的黑洞。它巨大的重力将周围的物质拉成一个圆盘，将其加速到接近光速并将其加热到极端温度，从而产生可以从地球上看到的辐射洪流。这次是银河系中心的黑洞，称为人马座A*，简称SgrA*（发音为SagA星），距离地球约光年，但要小得多。构成M-87黑洞的65亿个太阳质量将充满整个太阳系。SgrA*的万个太阳质量将适合水星的轨道。现在，经过多年仔细收集数据，使用八台射电望远镜以电子方式结合并与原子钟同步，形成一个地球大小的虚拟盘，事件视界望远镜项目的合作者公布了备受追捧的人马座A*图像。这是一项壮举，大致相当于在洛杉矶用相机在纽约市拍摄一粒盐。亚利桑那大学的理论天体物理学家兼EHT团队负责人Feryalzel说，人马座A*一直是数十年来密集天文学研究的焦点，对围绕它运行的恒星的观测揭示了一个非常大的物体的存在，是我们太阳质量的万倍，但也非常微弱。“直到昨天，我们还没有直接的图片证实人马座A*确实是一个黑洞。而今天，事件视界望远镜很高兴与大家分享我们银河系中心这颗温和巨星的第一张直接图像。”该图像基于使用各种算法梳理出细微细节的多次观察，显示了围绕黑暗的明亮环，这是黑洞阴影的明显标志。“从围绕黑洞旋转的炽热气体中逸出的光在我们看来是明亮的光环。距离黑洞太近，足以被它吞噬的光，最终穿过它的地平线，只留下黑暗的虚空中心。”在过去的二十年里，在人马座A*附近的银河系尘埃笼罩的核心中恒星的运动一直受到密切监测，这使天文学家能够计算出扭曲其轨迹的隐形天体的质量。年诺贝尔奖授予了三位研究人员，他们的开创性观察和分析几乎证实了超大质量黑洞的存在。事件视界望远镜捕捉到了这个大质量物体的第一张实际图像。该图像显示了人马座A*的黑暗中央核心，也就是它的“事件视界”的阴影，被一个不平衡的光环包围，这些光环是由粒子以接近光速的速度在洞周围奔跑而发出的。事件视界是黑洞和宇宙其他部分之间的无形边界，在这个区域中，没有任何东西，甚至是光，都无法逃脱黑洞的引力控制。气体、尘埃、任性的恒星和它们发出的光，任何越过这条看不见的线的东西都会从已知的宇宙中消失。SgrA*的EHT图像在外观上与M-87巨大黑洞的历史图像相似，并且非常类似于天文学家根据运行爱因斯坦广义相对论方程的计算机模拟所预期的结果。M-87的黑洞质量大倍，使其视界大倍，但它距离地球也远了倍。这使得当我们在天空中凝视它们时，这两个图像看起来与我们非常相似。但实际上，这两个黑洞不可能（更多）彼此不同其他方式。“M-87中的黑洞以比SgrA*快得多的速度积累物质。但也许更重要的是，M-87中的黑洞发射了一股强大的喷流，一直延伸到那个星系的边缘。银河系的黑洞不是。然而，当我们观察每个黑洞的核心时，我们会发现黑洞的阴影周围有一个明亮的环。黑洞似乎就像甜甜圈一样”。实际上，只有涓涓细流的物质才能到达黑洞。如果SgrA*是一个人，它会每百万年消耗一粒米。虽然一些黑洞可以非常有效地将引力能转化为光，但人马座A*几乎可以捕获所有这些能量，但只有千分之一的能量转化为光。因此，尽管在模拟图像上看起来如此明亮，但黑洞非常贪婪但效率低下。尽管质量是太阳的万倍，但它释放的能量仅是太阳的几百倍。我们可以研究它的唯一原因是因为它在银河系中。虽然M-87是已知宇宙中质量最大的黑洞之一，但人马座A*“让我们看到了黑洞更标准的状态，安静而静止。M-87令人兴奋，因为它非凡。SgrA*令人兴奋，因为它很常见。为了看到人马座A*，事件视界望远镜团队在夏威夷、北美洲、中美洲和南美洲、欧洲和南极洲使用了由八台射电望远镜组成的阵列。使用一种称为超长基线干涉测量的技术，可以将来自每个射电望远镜的精确定时数据结合起来，产生与地球大小的碟形天线所探测到的图像。由此产生的虚拟望远镜具有有史以来任何仪器的最高分辨率。收集了大约3.5PB的数据，与一百万个TikTok视频的数量大致相同。随后，大量硬盘被实际运送给欧洲和美国的研究人员，供超级计算机处理和分析。稳定的恒星处于“流体静力平衡”状态，平衡向内的重力与核心中聚变反应产生的辐射向外推动。在太阳中，每秒有6亿吨氢融合成氦，以产生抵消重力和保持稳定所需的向外辐射压力。当像太阳这样的较小恒星最终在数十亿年内耗尽核燃料时，它们的核心会坍塌到量子力而非聚变保持稳定的程度。这种死亡的、缓慢冷却的恒星被称为白矮星。当更大质量的恒星耗尽燃料时，核心坍缩继续超过白矮星阶段。对于质量高达太阳三倍的核心坍缩，结果是一颗中子星，将太阳质量的两倍多塞进一个直径不到10英里的天体中。由另一种量子力支撑的中子星是可见宇宙中密度最大的物体。对于更大质量的恒星，等待着不同的命运。重力克服了所有已知的核力，核心坍缩超过了它从可见宇宙中消失的点，只留下一个高度扭曲的空间的高度集中的“重力井”。这种残余物被称为恒星质量黑洞，因为它们是由一颗恒星的死亡形成的。已经发现了一些较大的中等质量黑洞，它们可能是形成现在被认为存在于所有主要星系核心中的超大质量黑洞的垫脚石。但这些大洞如何形成的细节尚不清楚。新发射的詹姆斯韦伯太空望远镜的一个主要目标，是帮助天文学家绘制大爆炸后此类黑洞的形成和增长图。这张照片证明了人类科学可以取得的成就，我们将最聪明的头脑聚集在一起，让看似不可能的事情成为可能。当我们为了所有人的更大利益而团结起来时，语言、大陆甚至银河系都无法阻碍人类取得的成就。