人类拍到第一张黑洞照片,验证爱因斯坦广义相对论。2019年4月10日晚上9点,全球六个地区的天文台同步召开新闻发布会,发布人类历史上第一张黑洞照片,中国科学院上海天文台是发布单位之一。本次公开的照片来自5500万光年外的M87星系,拍摄的是该星系中心的大黑洞吸积周边物质的图像。
人类拍到第一张黑洞照片,验证爱因斯坦广义相对论
大约在50年前,天文学家就已经发现银河系中心方向有个在多波段都很明亮的辐射源,称为人马座A*。而且通过观测银河系中心附近的星体的运动速度,可以知道这个银河系中心还具有很强的引力,这个引力能使它周围的恒星飞速绕其旋转,最快的公转周期仅仅20年,而我们的太阳系绕银河系一圈需要大约2.3亿年。天文学家推测,银河系中心是一个大黑洞,而且这个大黑洞正在吸积周边的物质。
几乎每个星系的中心都有一个大质量黑洞,比如,这次新闻发布会公布的就是我们邻近星系M87的中心黑洞。
为什么拍摄黑洞很难?
银河系中心的黑洞距离我们地球26000光年,其质量大约是太阳质量的400万倍。
在差不多100年前,天文学家史瓦西就已经给出了广义相对论中的第一个黑洞解——史瓦西解。史瓦西解描述了一个静态球对称的黑洞周围的时空性质。通过史瓦西解可以算出,1倍太阳质量的黑洞半径大概是3公里。由此可以估算,银河系中心的黑洞的半径大约是1200万公里。我们知道,太阳的半径大概是70万公里,所以银河系中心黑洞的半径大约是太阳半径的17倍。
半径1200万公里看起来好像是一个很大的尺寸,但是,相对于银河系中心距离地球的26000光年来说,这个1200万公里所对应的视角实在是小得可怜。因此,在地球上拍银河系中心的黑洞照片,因为距离实在太远,相当于在地面上拍摄月球上的一个豌豆,难度之大逼迫科学家不得不开发一个口径与地球一样大的天文望远镜——这就用到了所谓的甚长基线干涉测量技术,其工作模式相当于把分布在全球的射电望远镜整合起来,做成一个整体来测量远方的天体。
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