世界之最知识|人类历史首张黑洞照片 来自全球30多个研究所的科学家共同努力( 二 )


宇宙中,根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类:恒星级质量黑洞(几十倍—上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间) 。
根据理论推算,银河系中应该存在着上千万个恒星量级的黑洞 。然而,因为黑洞自身不发射和反射电磁波,仪器和肉眼都无法直接观测到它 。
既然无法“看见”,那怎么就知道它存在呢?天文学家们主要是通过各种间接的证据 。
中国科学院上海天文台研究员沈志强:“主要有三类代表性证据 。一是恒星、气体的运动透漏了黑洞的踪迹 。黑洞有强引力,对周围的恒星、气体会产生影响,于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在 。二是根据黑洞吸积物质,也就是吃东西时发出的光来判断黑洞的存在 。第三则是通过看到黑洞成长的过程‘看’见黑洞 。”
到目前为止,通过间接的观测,科学家们在银河系发现和确认了20多个恒星级质量黑洞,但可能有上千万个恒星级黑洞候选体 。
沈志强说:“宇宙每个星系中心都有一个超大质量的黑洞 。我们居住的银河系中心就有一颗,它的质量大约是太阳质量的400多万倍 。除此之外,银河系还有很多恒星级黑洞 。”
这些神秘的黑洞和宇宙的诞生和演化有何关系?它和所在的星系之间又有什么关系?它又和我们人类有什么关系,会不会对我们的生活产生影响?……为了更准确清晰地解答这些问题,科学家们想直接“看”到黑洞 。
准备“相机”
广义相对论预言,虽然黑洞本身不发光,但因为黑洞的存在,周围时空弯曲,气体被吸引下落 。气体下落至黑洞的过程中,引力能转化为光和热,因此气体被加热至数十亿度 。黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内,事件视界看起来就像阴影,阴影周围环绕着一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环 。
爱因斯坦的广义相对论已预测过这个“阴影”的存在,以及它的大小和形状 。科学家们期望这次能直接捕获到这个黑洞“阴影”的图像 。中国科学院上海天文台研究员路如森说:“对黑洞阴影的成像将能提供黑洞存在的直接‘视觉’证据 。”路如森说:“这就必须要保证望远镜足够灵敏,能分辨的细节足够小,从而能保证看得到和看得清 。”但满足上述所有条件,望远镜的口径需要像地球大小 。然而,目前地球上已有的单个望远镜最大口径也只有500米 。那该怎么办?聪明的天文学家们想到了一个好办法——搞强强联合 。
把地球上现有的一些望远镜“组合”起来,就能够形成一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,其所达到的灵敏度和分辨本领都是前所未有的 。于是,全球超过200名科学家达成了“事件视界望远镜”(EHT)这一重大国际合作计划,决定利用甚长基线干涉测量技术 。