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人类首张黑洞照片是怎么拍的?为什么拍摄它这么难?

黑洞,是一种体积很小、质量很大的星球,它的引力非常大,大到连光都会被吸进去。

4月10号,一个叫“事件视界望远镜”的项目,在全球七座城市,同步召开新闻发布会,发布了人类有史以来获得的第一张黑洞照片。

人类拍摄到的首张黑洞的照片

其实,在拍到这张照片之前,从来没有人见过黑洞,所以在此之前,我们所看到的黑洞图片,通通都是艺术家的想象图。

可黑洞这个概念都提出来好多年了,想拍一张黑洞的照片真的这么难吗?

确实,想给黑洞拍照片非常不容易。主要有两个方面的原因。

第一个,也是最重要的原因,因为黑洞太小了。

站在我们的地球上,抬头能看到的最大的黑洞,是银河系中心的黑洞,它有多大呢?相当于月球表面的一个橙子那么大,用肉眼是肯定看不见这个黑洞的。实际上,用人类制造的最大口径的望远镜,也一样看不到。

第二个,就是黑洞周围的星星,为什么呢?

因为黑洞的引力特别大,所以周围经常有很多星星围绕着它转。可黑洞本身是黑的,这些星星又很亮,这些亮光就很容易把黑洞遮盖掉,这也让拍黑洞变得特别困难。

幸好,科学家们通过计算发现,黑洞会把周围的物质吸向自己,并且形成一个叫做吸积盘的结构。找到吸积盘,也就找到了黑洞。

那么,科学家到底是如何拍摄到这张黑洞的照片的呢?

为了拍摄这张照片,来自全世界30多个研究机构的200多位科学家们组建了一台巨大的照相机,它镜头的直径,有地球直径那么大。

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?

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

结果,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。阵列里的这8个望远镜,必须都能看到被拍摄的黑洞,这样的时间,每年只有10天。

射电望远镜阵列示意图

©️South Pole Telescope

费这么大的劲制作的照相机,拍摄的也一定是非常了不起的黑洞。这个黑洞,名字叫做M87星系黑洞,它是已知最大的黑洞之一,距离地球5500万光年,它的质量是太阳的65亿倍。

经过了漫长的等待,全人类都看到了黑洞的第一张照片。在生命出现在地球之后的30多亿年里,这是第一次。

关于黑洞,还有2个疑问?

第1个疑问,黑洞是一个星球,怎么会是黑的,又怎么是个洞呢?如地球、太阳、月亮、土星等,都是星球,都不是黑的,也不是一个洞呀。

首先来说,黑洞为什么是黑的?黑洞是引力大到连光都逃不出来的这样一个星球,也就是说,哪怕这个星球它是有颜色的,但黑洞的表面没有办法让光跑出来,跑到我们的眼睛里, 我们看不到它的存在,所以它给我们的感受是黑色的。

再来说,黑洞为什么是个洞?其实就是引力这个东西起作用,当我们离一个星球越近引力就越大,离它远的话,我们可能就感受不到它的引力。

所以说我们跟黑洞之间肯定是存在这样一个很关键的距离,就是我们离它近到一定程度的时候,我们就再也逃不出来了,就算达到光速我们也跑不出来,就像掉进一个无底洞一样被吸进去?所以说洞不一定是凹陷的,任何东西只要靠近它,都会被它吸过去,再也出不来,那本质上它就是一个洞。所以这就是为什么黑洞明明是个星球,而叫“洞”的原因。

第2个,这是第一张黑洞照片,那人类之前是如何发现黑洞,并确认它的存在呢?

其实黑洞这个概念刚刚被提出来的时候,还真是通过想象和数学推演得出来的。很多科学家都认为,黑洞只是个假设的概念,自然界里压根就没有这个东西。就连著名的物理学家霍金,还就黑洞是不是存在这个话题,跟别的科学家打过赌。

可后来人们发现,如果不承认黑洞的存在,那宇宙中的一些现象就很难解释。

比如说,如果一群星星围绕着一个引力很大的东西在旋转,但这个东西本身我们又看不见,那它应该就是一个黑洞。

又比如说,如果我们发现天空中出现极其强烈的X射线,强度还随着时间波动,那它应该就是黑洞在吞吃别的物质。

随着这些现象越来越多,大家慢慢就都开始认同,黑洞是真实存在的。这些现象就是黑洞存在的间接证据。

☏ 说到这里,突然又有一个疑问,如果哪天我掉进那个黑洞里,怎么办?真的不能出来了吗?

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