视觉设计:李洁
■本报见习记者 金婉霞
首席记者 许琦敏
“当你凝视着深渊时,深渊也在凝视着你。”若将尼采这句名言嫁接到天文学上,当科学家凝视黑洞时,却连一丝光也看不到……
然而,科学家却以恢弘的想象力、超凡的实验能力和惊人的毅力,组建起了直径相当于地球的“事件视界望远镜”(EHT)。经过两年多不懈努力,终于获得了黑洞在明亮吸积现象和“宇宙火柱”喷流现象衬托下的首张“剪影”——如同一团温暖的烛光,温柔映衬出沉寂黑洞的阴影。
自爱因斯坦1916年提出黑洞理论预言以来,人类终于第一次得到了黑洞存在的铁证!
全球联手,拼接黑洞“剪影”
由于强引力的存在,黑洞里连光都无法逃逸。因此,从理论上来说,人类根本不可能给黑洞主体拍照。不过,根据爱因斯坦广义相对论的预言,黑洞边缘存在着一种名为“黑洞视界”的交界带。在这个交界地带,周围气体会在黑洞强大引力下落入其中,并发出强烈辐射,产生明亮的吸积现象,同时还会喷发出强烈的物质和能量外流,呈现壮观的“宇宙火柱”喷流现象。由此,人类可通过对它的精细描绘勾勒出黑洞轮廓。
然而,要获得这样一幅黑洞“剪影”,难度超乎想象。黑洞研究专家、中国科学院上海天文台副台长袁峰介绍,直接观测黑洞需要极高分辨率的望远镜:如果是光学望远镜,则要为它配备一块直径达几公里的玻璃镜片;如果是红外望远镜,它的口径更要达到几十甚至上百公里;若是毫米波望远镜,其口径将相当于地球直径。
目前,人类技术磨不出几公里口径的玻璃镜片,但依靠甚长基线干涉测量(VLBI)技术,只要将在地球不同地区的毫米波射电望远镜联成网,就相当于组成了一座与地球直径相当的超大望远镜。
创建EHT是一项非常艰巨的工作,需要升级和连接部署八个现有的射电望远镜来组成全球网络,而这些望远镜分布在全球的高海拔地区,包括夏威夷和墨西哥的火山、美国亚利桑那州山脉、西班牙内华达山脉、智利阿塔卡马沙漠,以及南极点。
2017年4月,科学家将八台射电望远镜组成了巨大的EHT。“通过这些望远镜,我们可以接收到来自黑洞的辐射,如同拼图一般将这些微弱信号累积起来,最终就能获得一幅黑洞‘剪影’。”袁峰说,哪怕是2016年发现的引力波,也只是间接证明黑洞的存在,只有得到真实影像,才是黑洞真实存在的铁证!
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