終於,黑洞的影像揭曉

事件視界望遠鏡捕捉到宇宙中最神秘的天體之一

科學家們首次獲得了黑洞的影像——位於星系M87的中心。

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在四月份於全球各地同時舉行的六場新聞釋出會上,天文學家宣佈他們完成了看似不可能的任務:拍攝了一張黑洞的照片,這是一個宇宙級的怪獸,極其貪婪,甚至連光都無法逃脫它的魔爪。

這項歷史性的壯舉,由事件視界望遠鏡(EHT)——一個跨越行星的射電天文臺網路——完成,耗費了十多年的努力。該專案的名稱指的是黑洞最顯著的特徵,即由物體的質量和自旋設定的“事件視界”,任何落入其中的物質,包括光,都無法返回。

“我們拍攝了第一張黑洞的照片,”EHT專案主管謝潑德·多爾曼在新聞稿中說。“這是一項非凡的科學壯舉,由一個由200多名研究人員組成的團隊完成。”


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這張影像揭示了位於梅西耶87(M87)星系核心的、質量為65億個太陽質量的超大質量黑洞的陰影面貌,M87是一個巨大的星系,距離地球約5500萬光年,位於室女座星系團中。這類天體是愛因斯坦廣義相對論的反映,該理論預測,在任何給定的體積內,只能擠壓這麼多物質,之後其累積引力的巨大力量會導致坍縮——時空結構中的扭曲會吞噬自身。留下的是幾乎沒有任何特徵的虛無,由於缺乏更好的術語,科學家們簡單地稱之為黑洞。

黑洞曾經被認為是理論家最瘋狂想象的產物,但現在已知是宇宙結構的關鍵仲裁者,深刻影響著整個宇宙中恆星和星系的形成和演化。例如,M87中的黑洞正在吞噬一個旋轉的吸積盤,該吸積盤就在事件視界之外,為一股強烈的輻射和相對論粒子射流提供動力,從星系核心向外噴射約5000光年。

對該影像的分析——發表在天體物理學雜誌快報上的一系列六篇論文中——證實,在EHT目前靈敏度的限制內,M87黑洞的形狀和行為符合愛因斯坦的預測。

EHT科學委員會主席海諾·法爾克在一份宣告中表示:“如果浸沒在明亮的區域,比如發光氣體的盤中,我們預計黑洞會產生類似於陰影的黑暗區域——這是愛因斯坦廣義相對論預測的東西,我們以前從未見過。”“這種陰影是由事件視界對光的引力彎曲和捕獲造成的,它揭示了關於這些迷人天體本質的大量資訊,並使我們能夠測量M87黑洞的巨大質量。”

但最好的還在後頭;EHT計劃無限期執行,並且還將目標對準了銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*,希望能夠拍攝到我們最近、最熟悉的宇宙怪獸的影像。專案負責人表示,這些結果將在未來從他們自己的秘密面紗後揭曉。

Lee Billings 是一位科學記者,專門研究天文學、物理學、行星科學和航天,並且是《大眾科學》的高階編輯。他是廣受好評的書籍《孤獨的五十億年:在星空中尋找生命》的作者,該書於2014年榮獲美國物理學會的科學傳播獎。除了為《大眾科學》工作外,Billings的文章還曾發表在《紐約時報》、《華爾街日報》、《波士頓環球報》、《連線》、《新科學家》、《大眾科學》和許多其他出版物上。作為一位充滿活力的公眾演說家,Billings曾為NASA的噴氣推進實驗室和谷歌做過特邀演講,並曾擔任《國家地理》、突破獎基金會、Pioneer Works和各種其他組織舉辦的活動的主持人。

Billings於2014年加入《大眾科學》,此前曾在《SEED》雜誌擔任編輯。他擁有明尼蘇達大學新聞學學士學位。

更多作者:Lee Billings
SA 空間與物理學 第2卷 第3期本文最初以標題“終於,黑洞的影像揭曉”發表於SA 空間與物理學 第2卷 第3期 ()
doi:10.1038/scientificamericanspace0619-4
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