如何觀測黑洞:暗星日記介紹

您在這裡看到的影像是銀河系中心黑洞的計算機生成模型,我們稱之為射手座 A*。更準確地說,它是射手座 A*(其質量為四百萬個太陽)應該投射的“陰影”的模型。

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射手座 A*圖片由理論物理外圍研究所和滑鐵盧大學的艾弗裡·布羅德里克提供

您在這裡看到的影像是銀河系中心黑洞的計算機生成模型,我們稱之為射手座 A*。更準確地說,它是射手座 A*(其質量為四百萬個太陽)應該投射的“陰影”的模型。右下角發光的小斑點是一個熱點——一團以相對論速度繞黑洞執行的幾乎被湮滅的物質。標記周長的明亮環來自多次繞黑洞執行的光子。

“那條脊線”——細長的明亮環——“描繪了黑洞的邊緣,”理論物理外圍研究所滑鐵盧大學的 天體物理學家,也是該模型的建立者艾弗裡·布羅德里克說。“脊線內部的一切都是陰影。但黑洞前面仍然有你可以看到的東西——這就是為什麼陰影不是完全黑色的。”


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事件視界望遠鏡 (EHT) 是一項大規模的天文事業,旨在直接觀察這個陰影——拍攝黑洞的照片。一個國際天文學家團隊正在努力將夏威夷、加利福尼亞州、亞利桑那州、智利、墨西哥、南極、法國、西班牙和格陵蘭島的射電望遠鏡連線起來,以建立一個能夠窺視射手座 A* 和其他超大質量黑洞事件視界的地表大小的干涉儀。如果一切順利,一個能夠對射手座 A* 成像的 EHT 版本將於明年首次亮相。如果數學模型是正確的,它應該會看到類似於布羅德里克模擬的結果。

我正在寫一本關於這項事業的書。 在過去的兩年裡,我一直在報道 EHT,並且在未來的幾年裡,隨著真正的行動開始,我將參與該專案。 一路上,我會在這個部落格上寫關於這段旅程的文章。

該部落格的標題參考了 18 世紀天文學家約翰·米歇爾提出的“暗星”概念,這種天體質量巨大,以至於光無法逃脫。 我們現在理解的黑洞與米歇爾的暗星截然不同,但“死星日記”作為部落格標題有點太病態了。

在接下來的幾周裡,我將撰寫一系列介紹性文章,使事情更清楚。 有很多需要解釋的地方,首先是事件視界望遠鏡將如何工作,建立它需要什麼,以及看到黑洞的事件視界能告訴我們什麼。

我也會利用這個部落格來追蹤其他與黑洞和銀河系中心有關的事項。 請在未來幾天關注這個空間,瞭解一個備受期待的宇宙事件的訊息——一個名為 G2 的塵埃團可能與射手座 A* 發生碰撞。 該天體應該在近日到達離黑洞最近的位置。(從技術上講,這種接近發生在近 30,000 年前;這就是銀河系中心以光年為單位的距離。)一些天文學家說 G2 只是一個簡單的塵埃雲,射手座 A* 可能會將其撕成碎片,甚至可能部分吞噬。 其他人說不太可能出現煙火,因為“雲”可能是一顆黑洞無法摧毀的恆星。 隨著世界各地的天文學家都在關注,我們很快就會知道是哪種情況。

Seth Fletcher is chief features editor at 大眾科學. His book Einstein's Shadow (Ecco, 2018), on the Event Horizon Telescope and the quest to take the first picture of a black hole, was excerpted in the New York Times Magazine and named a New York Times Book Review Editor's Choice. His book Bottled Lightning (2011) was the first definitive account of the invention of the lithium-ion battery and the 21st century rebirth of the electric car. His writing has appeared in the New York Times Magazine, the New York Times op-ed page, Popular Science, Fortune, Men's Journal, Outside and other publications. His television and radio appearances have included CBS's Face the Nation, NPR's Fresh Air, the BBC World Service, and NPR's Morning Edition, Science Friday, Marketplace and The Takeaway. He has a master's degree from the Missouri School of Journalism and bachelor's degrees in English and philosophy from the University of Missouri.

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