人類首張黑洞照片“沖洗”兩年？中國科學(xué)家專業(yè)解讀

據(jù)中國科學(xué)院官方消息，北京時(shí)間4月10日晚上21點(diǎn)整，人類史上首張黑洞照片將正式公開發(fā)布。比利時(shí)布魯塞爾、智利圣地亞哥、中國上海和臺(tái)北、日本東京、美國華盛頓等六地將同步直播全球新聞發(fā)布會(huì)，共同宣布人類天文史上首張與超大質(zhì)量黑洞照片有關(guān)的重大成果。

今日，人民網(wǎng)采訪了中國科學(xué)院云南天文臺(tái)研究員毛基榮、華中科技大學(xué)物理學(xué)院教授吳慶文，這兩位專家所在的團(tuán)隊(duì)都在“事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目”中承擔(dān)了不同領(lǐng)域的研究。

黑洞本身不發(fā)光附近存在偏振現(xiàn)象

黑洞在理論上是指由愛因斯坦廣義相對(duì)論預(yù)言存在的一種天體，它所具有的超強(qiáng)引力使得光也無法逃脫它的勢力范圍，而該勢力范圍稱作黑洞的半徑或稱作事件視界（Event Horizon）。

“黑洞本身是不發(fā)光的。”毛基榮在接受采訪時(shí)介紹，因引力的存在，黑洞會(huì)對(duì)靠近它的物質(zhì)產(chǎn)生吸積作用，這個(gè)吸積過程會(huì)發(fā)光，所產(chǎn)生的光有偏振效應(yīng)。

毛基榮表示，黑洞吸積附近物質(zhì)出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象后，過程中觀測黑洞的最臨近區(qū)域，受廣義相對(duì)論效應(yīng)影響明顯，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)所謂的“黑洞陰影”。這次的觀測就是試圖通過觀測黑洞本身及其臨近區(qū)域，看到黑洞的陰影。

據(jù)悉，毛基榮團(tuán)隊(duì)近期正在從事偏振領(lǐng)域的相關(guān)研究。“目前觀測黑洞陰影，仍像看二維電影一樣，而偏振研究將讓人們像看3D電影一樣觀測黑洞陰影。”對(duì)于研究內(nèi)容，毛基榮作出了一個(gè)非常生動(dòng)的解釋。

照片將為超大質(zhì)量黑洞存在提供證明

在宇宙中，天文學(xué)家們根據(jù)質(zhì)量將宇宙中的黑洞分成三類：恒星級(jí)質(zhì)量黑洞（3-100太陽質(zhì)量）、超大質(zhì)量黑洞（百萬-百億太陽質(zhì)量）和中等質(zhì)量黑洞（介于兩者之間）。

“現(xiàn)在我們通常認(rèn)為每個(gè)星系中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，每個(gè)星系中還存在很多恒星級(jí)黑洞。”毛基榮指出，2016年引力波的首次發(fā)布，是恒星級(jí)黑洞存在的非常好證據(jù)。這次相當(dāng)于直接觀測到了宇宙中超大質(zhì)量黑洞的存在。

吳慶文介紹，在這次拍照任務(wù)執(zhí)行前，天文學(xué)家們通過各種間接證據(jù)表明黑洞的存在。而此次項(xiàng)目，則是通過這個(gè)擁有地球直徑的“虛擬望遠(yuǎn)鏡”直接觀測到了黑洞的圖像。這無疑是黑洞研究史上的重要一步，人類對(duì)黑洞研究也將邁入一個(gè)新的階段。

黑洞照片“沖洗”為何花了兩年時(shí)間

據(jù)悉，“事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目”成立于2017年，旨在通過聯(lián)合全球多地的8組天文望遠(yuǎn)鏡，構(gòu)建一個(gè)口徑等同于地球直徑的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡，從而收集海量數(shù)據(jù)，并勾勒出黑洞的模樣。EHT的“八個(gè)鏡頭”位于美國、墨西哥、智利、南極等地，而“沖洗”這張照片花費(fèi)了兩年的時(shí)間。

吳慶文解釋，之所以一張照片需要花費(fèi)兩年的時(shí)間，是由于黑洞數(shù)據(jù)量太大，處理相對(duì)復(fù)雜，需要多個(gè)團(tuán)隊(duì)共同合作，相互獨(dú)立確認(rèn)結(jié)果的正確性，這是國際認(rèn)證科學(xué)結(jié)果的慣例。“任何科學(xué)結(jié)果，最好都是通過多個(gè)不同小組獨(dú)立處理，得到一樣的結(jié)果，這樣反復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果才是可信的。”吳慶文說。

“此次觀測的超級(jí)黑洞項(xiàng)目，是由全球200多名科學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)兩年通過各地天文望遠(yuǎn)鏡組成的望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，收集并整合了黑洞圖像的數(shù)據(jù)。”吳慶文表示，中國科學(xué)團(tuán)隊(duì)包括中科院上海天文臺(tái)、中科院云南天文臺(tái)、中科院高能所、北京大學(xué)、華中科技大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等10余位科學(xué)家參與，并在觀測、數(shù)據(jù)處理和理論分析等方面做出貢獻(xiàn)。

人民網(wǎng) 李依環(huán) 聞佳琪 封面及文中圖均來自攝圖網(wǎng)