黑洞會“吃”掉地球嗎?天文學家這么說……
2019-04-10 15:11:00 來源: 長江日報
  長江日報融媒體4月10日訊(記者陳智)北京時間4月10日21時整,人類首張黑洞照片將在全球六地同步發(fā)布,其問世已進入倒計時。
  在克里斯托弗·諾蘭執(zhí)導的科幻電影《星際穿越》中,男主角進入黑洞,并把黑洞數(shù)據(jù)給人類,從而得到準確引力。
  從愛因斯坦廣義相對論的誕生至今,人們對黑洞的想象和探索從未止步。黑洞是什么?給黑洞拍照意味著什么?中國科學院國家天文臺研究員茍利軍給了我們答案。
  相關背景:
  人類首次拍到黑洞照片的事件視界望遠鏡(EHT),通過“甚長基線干涉技術”(VLBI) 和全球多個射電天文臺的協(xié)作,構建一個口徑等同于地球直徑的“虛擬”望遠鏡——事件視界望遠鏡。EHT項目是由全球200多位科研人員共同達成的重大國際合作計劃,EHT的建設和此次拍攝的首張黑洞照片是全球天文學家合作共贏的一項成果??茖W家們相信,這只是一個開始,未來EHT還會帶來更多前所未有的科學發(fā)現(xiàn)。
  黑洞是個“大胃王”,但并不會“吃”掉地球和宇宙
  問:什么是黑洞?
  茍利軍:黑洞就是連光都逃脫不了的一種球體,它不黑也不是洞。黑洞之所以“黑”,是因為它本身不發(fā)光;“洞”則是指東西掉進去就出不來了,就像我們常說的“無底洞”,但它們可能還是累積在中間,只是變成了其他的東西。
  問:《星際穿越》里面的黑洞靠譜嗎?
  茍利軍:可信度還是蠻高的,這部電影中的黑洞最靠譜。電影中,黑洞外部氣體運動軌跡以及它的轉動所呈現(xiàn)出的圖像,都是根據(jù)物理公式、物理定律計算出來的。但是黑洞里面的樣子完全是想象出來的,到目前為止,我們對于黑洞內部狀態(tài)是完全未知的。
  問:黑洞連光都能吞噬,地球會不會被吃掉?
  茍利軍:地球不會被“吃掉”,這個完全不必擔心。黑洞引力巨大是事實,但只對非常靠近黑洞的物體產(chǎn)生破壞力。在人類已有的認識當中,銀河系、宇宙當中存在著很多的黑洞,它們之所以沒有把我們的地球和太陽系吃掉,就是因為它們距離我們很遠。
  比如,在銀河最中心的黑洞,周圍有大量氣體,通過吸收氣體來產(chǎn)生比較強的輻射。各種物質會呈螺旋式的、旋轉著掉入黑洞,這些氣體中間是有摩擦的,摩擦生熱會產(chǎn)生比較強的輻射,這些輻射可能是光學波段甚至更高能的X射線波段,這些都是人類可以觀測到的,這也成為證明黑洞存在的間接證據(jù)。
  當吸積的部分氣體沒有掉入黑洞沿著轉動軸噴射出去的時候,就會產(chǎn)生非常壯觀的噴流現(xiàn)象。在一些遙遠的宇宙學尺度上的星系里,星系中心的黑洞有時也會產(chǎn)生非常強烈的噴流,我們地球上也可以被觀測到。因為這些星系非常的遠,所以看起來像一個恒星一般,所以被稱之為類星體。
  地球大的“望遠鏡”拍10天、洗兩年,得到一張“精修照”
  問:如何給黑洞拍照和沖洗照片?
  茍利軍:這次觀測在地球上設立8個觀測點,利用VLBI(甚長基線干涉測量)技術把幾個小望遠鏡聯(lián)合起來,虛擬出一個“地球大的望遠鏡”,讓這個望遠鏡的有效口徑更大,分辨率更高。
  對于如何拍照,這就涉及到我們天文觀測的一些內容了,我們對天體觀測時,得到的是一些數(shù)據(jù)點,它們在不同空間位置上強度也是不一樣的。生活中的拍照方法也是類似,我們看到的有些地方是紅色的,有些是藍色的,有的地方亮一點,有的暗一點。所以,我們得到的是不同頻率在不同空間位置上強度的分布圖。沖洗的過程就是一個數(shù)據(jù)處理的過程,最終得到一張“精修照”。
  問:拍照和沖洗分別用了多久?
  茍利軍:2017年4月5日開始連續(xù)拍攝了5天,2018年4月也拍了5天,相當于一共拍了10天左右。這次發(fā)布的結果很有可能是兩次觀測結果的疊加。
  這次觀測所得到的數(shù)據(jù)量非常大,我認為在處理數(shù)據(jù)方面肯定非常麻煩,所以洗照片需要很久。
  問:這次拍攝黑洞照片的光或者信號會不會被黑洞吃掉?
  茍利軍:肯定不會啊。黑洞本身是不發(fā)光的,這次拍攝的是黑洞周圍的光。前面也提到,被吸入黑洞的氣體相互摩擦,摩擦生熱會產(chǎn)生比較強的輻射,會產(chǎn)生人類可以觀測到的光子。我們在觀測的時候,指向性也非常好,只會接收來自黑洞周圍很小一部分區(qū)域的數(shù)據(jù)。
  問:為什么要給黑洞拍照?
  茍利軍:我們認識黑洞已經(jīng)很長時間了,100多年前德國物理學家卡爾·施瓦西給出了黑洞的精確解,之后也有很多的觀測,但是無論是這些觀測還是理論都間接地證明了黑洞的存在,并沒有一張直接的照片展示給大家看,說:黑洞就長這樣,這就是黑洞。真正的黑洞是否跟我們想象的一致,我們并不知道。這項成果是人類好奇心的表現(xiàn),對于人們探索黑洞的意義也是十分重大。
  問:是否是諾貝爾獎級別的成果?
  茍利軍:這個我不好判斷。
  【編輯:朱艷琳】
  (作者:陳智)
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