Travel旅行 5667 字 10個月前

第10章 M87黑洞

(2 / 5)
⚡ 登入後報錯可獲 3天VIP 免廣告——立即登入

輻射,這說明噴流裡有大量帶電粒子;

X射線望遠鏡發現,星係核心的亮度遠超普通恒星,說明有一個“致密天體”在提供能量。

三、百年追尋:從“候選體”到“直接成像”

儘管M87的黑洞線索早已有之,但要“看見”它的事件視界,需要解決兩個關鍵問題:

分辨率:黑洞的事件視界太小,必須用足夠高的分辨率才能觀測到;

觀測手段:需要一種能穿透塵埃、捕捉黑洞周圍輻射的技術。

3.1分辨率的挑戰:為什麼要用全球望遠鏡?

黑洞的事件視界角大小(AngularSize)非常小——M87黑洞的史瓦西半徑約為1.9×1013公裡(約2光年),距離地球5500萬光年,所以角大小約為:

\\theta=\\frac{R_s}{d}=\\frac{1.9×10^{13}}{5.5×10^{12}×9.46×10^{12}}≈4×10^{-10}\\text{弧度}≈40\\text{微角秒}

(注:1弧度=角秒,1角秒=10?微角秒)

這個角大小相當於在月球上看一個乒乓球——要達到這樣的分辨率,傳統望遠鏡根本不可能。必須用甚長基線乾涉術(VLBI):將全球多個射電望遠鏡連起來,形成一個虛擬望遠鏡,口徑等於望遠鏡之間的距離(地球直徑)。

3.2事件視界望遠鏡(EHT):地球大小的“虛擬望遠鏡”

2009年,事件視界望遠鏡(EventHorizonTelescope,EHT)項目啟動,目標是拍攝M87黑洞和銀河係中心黑洞(SgrA*)的圖像。EHT的組成:

8個射電望遠鏡:分布在夏威夷(JCMT、SMA)、亞利桑那(SMT)、墨西哥(LMT)、智利(ALMA)、西班牙(IRAM)、南極(SPT);

分辨率:相當於地球直徑的望遠鏡,分辨率約為20微角秒——剛好能分辨M87黑洞的事件視界;

觀測波段:1.3毫米(射電波段)——這個波段能穿透塵埃,捕捉吸積盤的輻射。

3.3觀測與數據處理:兩年的“拚圖遊戲”

2017年4月,EHT進行了5天的同步觀測,每個望遠鏡收集了約1PB的數據(相當於100萬部電影)。數據處理的過程:

校準:調整每個望遠鏡的時間同步(誤差小於1納秒),消除大氣擾動的影響;

成像:用合成孔徑成像算法(SyntheticApertureImaging),將8個望遠鏡的數據拚接成一個“虛擬圖像”;

驗證:用廣義相對論模型模擬黑洞的圖像,與觀測數據對比,確保結果的可靠性。

直到2019年,團隊才完成了所有處理,發布了第一張黑洞圖像。

四、圖像解讀:黑色陰影與亮環的物理密碼

M87黑洞的圖像裡,黑色的中心是事件視界的陰影,周圍的橙紅色亮環是吸積盤的高溫氣體發出的光。這張圖像完美驗證了廣義相對論的預言:

4.1黑色陰影:事件視界的“剪影”

事件視界是黑洞的“邊界”——任何進入邊界的物質(包括光)都無法逃逸。因此,我們看到的黑色中心,正是事件視界的“剪影”。

陰影的大小和形狀,直接對應黑洞的質量和自旋:

陰影的直徑約為40微角秒,與廣義相對論預言的事件視界角大小完全一致;

陰影的圓形輪廓,驗證了無毛定理——黑洞沒有“毛發”(除了質量、自旋、電荷),所以事件視界是完美的圓形。

4.2亮環:吸積盤的“引力透鏡效應”

亮環是吸積盤的高溫氣體發出的光,被黑洞的引力透鏡效應彎曲後形成的。具體來說:

吸積盤內的氣體高速旋轉,溫度高達101?K,發出強烈的1.3毫米輻射;

這些輻射經過黑洞的引力場時,路徑被彎曲,形成一個環狀結構——這就是我們看到的亮環;

亮環的亮度分布,反映了吸積盤的密度和溫度分布(內側更亮,因為更熱)。

4.3噴流與黑洞自旋:能量的“傳遞鏈”

。流噴成形,向方軸轉自到”拖“質物的盤積吸將,應效)拽拖係考參(gniggardemarf生產會洞黑的旋自,論對相義廣據根。)nipS(旋自在洞黑明說,直垂麵平的環亮與向方流噴的78M

。”洞黑的旋自速快“個一是它明說這——)值大最近接(速光倍9.0為約度速旋自的洞黑78M算估家學科,向方和度速的流噴析分過通

”碑程裡“的知認宙宇寫改:義意、五

:”命革“次一的知認宙宇對類人是更,破突術技是僅不,像成的洞黑78M

𝑤𝑡.𝑝𝑜𝑜於源來節章本

實現到言預從:論對相義廣證驗1.5

:證驗了到得裡像圖張這在,言預鍵關個三的論對相義廣

;度程的”逸逃法無光“到空時曲扭能實確力引的洞黑,明證影陰的色黑:在存的界視件事

;果結的曲彎力引洞黑被線光是,狀形的環亮:應效鏡透力引

。性屬個三荷電、旋自、量質有隻洞黑明說,廓輪形圓的影陰:理定毛無

”機動發宙宇“是洞黑:化演係星解理2.5

:解理能們我,洞黑78M究研過通。構結的係星響影,成形星恒發觸,質介際星的圍周給遞傳量能的洞黑將它——”擎引“的化演係星是,流噴的78M

;化演同共係星與何如,洞黑量質大超的心中係星

。率成形的星恒響影,量含體氣的中係星節調何如流噴

代時新的”學文天洞黑“啟開3.5

:將,測觀THE的來未。代時”像成接直“入進”測觀接間“從”學文天洞黑“讓,像成的洞黑78M

(洞黑心中係河銀攝拍


✅ 付款功能已修復,現在可以正常購買了 — 支援信用卡 · Apple Pay · Google Pay · WebATM · ATM 轉帳
😤 廣告總在最入戲的時候跳出來?
月付 $5 USD,升級 VIP 後全站所有頁面廣告立即全關——
不是只有這本書,是整個 oop.tw 每一頁、每一章,從此一路讀到底不被打斷。 $5 USD ≈ 一杯珍奶的錢,換一整個月零廣告清爽閱讀 · 隨時可取消
✅ 全站廣告全關 ✅ 工口專區全本解鎖 ✅ 月卡 $5 USD · 季卡 $13 USD · 年卡 $45 USD
⭐ 登入 / 免費註冊後升級
加我 LINE 好友,分享好書不錯過
第一時間獲得新書推薦、書單更新通知
立即加入
上一頁 書頁/目錄
/ 5 頁
下一頁
為本書評分(每位讀者可評一次,提交後無法修改)
發表評論
以 匿名讀者 身份發表
讀者評論