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多年来,事件视界望远镜项目组一直不断努力,试图获取黑洞事件视界的第一幅望远镜照片。作为宇宙中最神秘的天体之一,黑洞一直激发着公众的想象力。不过,我们从未见过黑洞的真容。黑洞之所以不可见是因为它们拥有异乎寻常的引力,一旦穿过所谓的“不可返回点”,包括光线在内的任何物质都无法逃脱。
2019年天文学研究将迎来一个高光时刻。多年来,事件视界望远镜项目组一直不断努力,希望借这架望远镜首次拍摄黑洞的事件视界。作为宇宙内最为神秘的天体之一,黑洞一直激发着公众的想象力,但我们一直无法看到黑洞的庐山真面目。
我们或许无法看到黑洞的真容,但我们仍有机会拍摄事件视界的照片。不久后,事件视界望远镜的观测结果便要对外公布,希望科学家能够得偿所愿。1978年,天体物理学家让-皮埃尔·卢米涅就给出了黑洞事件视界的第一幅图像。当然,这不是一张真正的照片。利用自己的数学知识和相关技术以及60年代的一台IBM 7040穿孔卡片计算机,卢米涅首次对观察者可能看到的黑洞景象进行电脑模拟。
利用电脑模拟产生的数据,卢米涅用钢笔和印度墨水在底片上描绘黑洞,整个过程就像是一台人体打印机。这幅模糊的图像展示了观察者靠得足够近时看到的一个扁平盘内物质坠入黑洞的景象。不过,这个物质盘看不上并不扁平,因为黑洞的强大引力会弯曲周围的光线。
卢米涅是第一个,但并不是唯一一个对黑洞的可能长相充满好奇的人。在他之后,很多人都希望对这种神秘天体进行可视化,甚至将他们的成果搬上大银幕。2014年,克里斯托弗·诺兰执导的科幻大片《星际穿越》上映。这部影片对黑洞的描述在科学上具有很高的准确性,也因此获得广泛赞誉。 《星际穿越》中的黑洞“卡冈都亚”给观众留下深刻印象,但根据卢米涅和索恩的研究,真正的黑洞并非影片呈现的那样。引力场产生的主图和副图是正确的,但与卢米涅的作品不同,“卡冈都亚”吸积盘的亮度比较均匀。卢米涅在论文中指出:“视光度的明显不对称是黑洞的主要信号。黑洞是唯一一种能够让吸积盘内部区域的旋转速度接近光速并产生强烈多普勒效应的天体。”
LIGO的发现立基于法国国家科学研究中心和国际天文学联合会天体物理学家艾伦·里亚泽罗的研究。2016年,他首次对这种黑洞进行模拟。里亚泽罗的模拟图像之所以截然不同是因为展示了一个静止的黑洞,一个没有吸积盘的黑洞。 里亚泽罗模拟的黑洞没有被气体和尘埃云环绕,巨大的引力扭曲后面的空间。如果如此近距离地观察这个黑洞,我们会被黑洞的引力俘获。这也就是为什么在他的模拟影像中,黑洞似乎穿过恒星场。在两个黑洞同时存在的情况下,每个黑洞的后面都会出现另一个黑洞的香蕉形次级影像。
事件视界望远镜一直将目光聚焦银河系中央的超大质量黑洞——半人马座A*。我们不知道将会看到什么,也许只会返回一些模糊的像素。如果是这样,将会有更多望远镜加入这个项目,帮助科学家再次尝试。黑洞有吸积盘,事件视界望远镜捕获的黑洞影像可能与卢米涅的作品类似。 来源:国家空间科学中心 |