银河系中心黑洞,到底是如何发现并拍摄的?

愿意做你的晴天 2024-11-10 12:32:39

现在你所看到的正是由事件视界望远镜(EHT)于2022年5月12日公布的一张位于银河系中心致密天体的照片:人马座A*黑洞。你是否会有这样一个疑问?既然连光都无法从黑洞的事件视界中逃脱,而人类到底又是如何发现并拍摄的?

早在2002年,在马克斯-普朗克太空物理学研究所中,以莱因哈德·根泽尔为首的一支科研团队在对银心中心的恒星运动轨迹进行长达十年的研究后发现,这些看似大大小小的光斑其实都是一颗颗大质量恒星,而它们似乎都在有规律的围绕着中心一个看起来什么都没有的黑暗区域进行公转运动,并且外部的光斑速度相对缓慢,而内部光斑的速度则非常快。

由此根泽尔推断,光斑围绕的那片区域一定存在着一个质量极其巨大的天体,而那个天体看上去又不发光,所以只会存在一种可能,那便是黑洞。但由于根泽尔并没有亲眼见到该天体,为了保持科学的严谨性,所以称它为「致密天体」。

在2020年的三名诺贝尔物理学奖获得者中,根泽尔和盖兹的获奖原因也正是因为他们共同发现了银河系中心那个超大质量致密天体的存在。

既然人马座A*很早就已经被证实是黑洞,为什么直到2022年才正式公布该照片?由于人马座A*黑洞距离我们约26000光年,但其直径仅为4400万公里左右,使得它在天空中看起来非常的渺小。

假设将整片天区划分为180°,每度有60角分,每角分有60角秒,每角秒又有1000毫角秒,每毫角秒还有1000微角秒。也就是说整个天区中的每一度都有着36亿微角秒,而人马座A*的观测角直径仅仅只有50微角秒,这也使得一般的光学望远镜根本无法观测到。

这时人类想出了一个奇妙的办法,由于无线电波的波长更长,所以能轻松绕过宇宙尘埃的影响,从中获得更加完整的数据。对此,科学家们借助分布在世界各地的8个射电望远镜联合观测同一目标源并记录下数据,形成口径等同于地球直径的虚拟望远镜。之后利用超长基线干涉测量技术进行重组。由于每个望远镜和黑洞的距离各不相等,所以它们在同一时间记录下的电磁波信号会形成粗细不等的明暗条纹。并且为了减少计时误差,还使用了原子钟对时装置,最终通过庞大的计算才得出我们所看到的这张黑洞照片。

但即便如此,人类花费了几十年的时间也仅仅只是拍摄到了一张黑洞的图像而已。而对于黑洞形成的机制至今仍然是一个未解之谜。或许在黑洞的内部很有可能还存在着一个完全封闭的世界,也许只有随着人类对黑洞更加深入的研究,那蕴含在其中的秘密才会逐渐被我们一一解开。

0 阅读:0