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人类首张黑洞照片的三大看点

2019-06-04 14:13 网络整理 教案网

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人类获得的首张黑洞照片10日面世。这一重大科学成果由全球多国科研人员历经数年合作完成。那么,这张照片在科学上有多重要?拍到黑洞照片有多难?中国又发挥了什么作用?

两百多年前,就有科研人员设想宇宙中存在一种质量巨大、引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦在一百多年前提出的广义相对论,可用于计算出这种天体的若干性质。但黑洞作为一个科学术语,直到20世纪60年代才由美国天体物理学家约翰·惠勒提出。

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几十年来天体外国一百张图片,黑洞引发人们无数遐想,但没有人知道它的真正模样。正因为这个,第一张黑洞照片才备受期待,被誉为“非凡的科研成果”,是天文学上的“重要里程碑”,“具有历史性意义”。

当时空曲率变大,量子引力效应变得重要,并且经典理论不再能很好地描述宇宙时,人们必须用量子引力论去理解宇宙是如何开始的。加拿大安大略省圆周理论物理研究所科学家提出了新的宇宙诞生论,认为我们的宇宙处于高维时空的黑洞边缘。加强基础前沿科学研究,围绕宇宙演化、物质结构、生命起源、脑与认知等开展探索,加强对量子科学、脑科学、合成生物学、空间科学、深海科学等重大科学问题的超前部署。

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160.5050大爆炸宇宙论160.5060星系形成与演化160.5070宇宙大尺度结构起源与演化160.5099星系与宇宙学其他学科。【科技讯】6月2日消息,作为宇宙中最神秘的天体,黑洞能吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质,有科学家猜测穿过黑洞可能会到达另一个空间,甚至是时空。宇宙科学主要就是探索宇宙的起源和演化,包括星系的形成和演化,太阳系的形成和变化,等等.科学家们探索的主要方面有:膨胀学说、宇宙爆炸说以及黑洞理论等等.。

英国著名物理学家和霍金的主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。霍金的主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。在,孙元起深入浅出地阐述了论提出的各种原理,向大家展示了广义相对论的魅力,并提出三项实验可以检验广义相对论的正确与否:一是水星近日点的进动,二是光线在引力场的弯曲,三是光谱线的引力红移。

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由于光线无法逃出黑洞,科研人员要拍的实际上是黑洞产生的“阴影”以及周围的吸积盘等天体外国一百张图片,从而描绘出黑洞的轮廓。此次拍照的一个目标是代号为M87的超巨椭圆星系中心黑洞,它的质量是太阳的65亿倍,但离我们实在太远,达到5500万光年。

要拍摄这么远的对象,科学家模拟出口径像地球一样大的望远镜,这就是“事件视界望远镜”,它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜。从智利阿塔卡马沙漠到南极冰原,从西班牙的高山到夏威夷的海岛,8个射电望远镜通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来,成功拍到人类历史上第一张黑洞照片。

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谈及给黑洞拍照的难度,项目协作委员会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯打比方说:“如果地球是平的,那使用这一技术可以从波恩看清纽约街头报纸上的字。”

经大约两年的数据处理及理论分析,照片才成功“冲洗”出来。照片展示了一个中心黑色的明亮环状结构,有点像甜甜圈,也与此前科幻电影《星际穿越》科学顾问根据相对论等模拟的黑洞图片相似。“事件视界望远镜”项目专家认为,与理论预测一致,这也证明拍到的就是黑洞。

“我们已经完成了上一代人认为不可能做到的事情,”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼总结说,“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个了解黑洞的全新窗口。”

在“事件视界望远镜”项目中,中国科学院天文大科学研究中心(国家天文台、紫金山天文台和上海天文台)参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测,多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。

不过,中国天文学界清醒地认识到目前的“参与者”角色。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出,这次“算是重在参与”,但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用,做出了良好的示范”。

(执笔记者:黄堃;参与记者:刘芳、张毅荣、周舟、郭爽、王琳琳)