早在1783年, 英國的地質學家和天文學家John Michell在專研牛頓子引力方面的工作時就發現, 理論上, 當一顆恒星的品質到達1.25億倍太陽品質時, 它的引力強大到即使是光都無法逃脫。
儘管恒星的品質絕不可能達到如此之高, 但到了1915年, 當愛因斯坦的廣義相對論發表後, 才為Michell的預言龐然大物奠定了一個堅實的理論基礎。 一年之後, 德國天文學家Karl Schwarzschild求出了廣義相對論方程的一個解。 他認為恒星可以在自身的引力下坍縮, 並在時空結構中製造出一個深坑。 任何東西, 包括光, 只要離坍縮恒星的質心足夠近就不可能逃出引力的魔爪。 這個有去無回的點被稱作事件視界。
1967年12月, 在紐約的一場講座中, 理論物理學家John Wheeler提出了“黑洞”一詞來解釋這一現象。 黑洞一次立即抓住所有人的眼球, 使科學家、小說家、藝術家和電影製作人產生了許多的幻想。 但除了這些恒星級的黑洞外,
1971年, Donald Lynden-Bell和Martin Rees猜測在我們棲息的銀河系中心——距離我們2.6萬光年遠——也存在著一個超大品質黑洞。 1974年, 天文學家利用NRAO的基線干涉儀發現了銀河系中心輻射出大量的射電波確認了它的存在,
在過去的幾十年, 天文學家收集了越來越多星系中心存在超大品質黑洞的證據。 例如, 它們強大的引力對周圍的恒星造成的影響, 吸積周圍的物質導致噴流的形成,
但是, 所有這些觀測證據都是間接的。 幸運的是, 這個情況即將得到改變。 科學家正協力對銀河系和星系M87中央的超大品質黑洞進行第一次拍攝。 要知道, 對這些黑洞進行拍攝是很困難的,
基於此, 科學家決定將橫跨全球的八個射電天文臺(有些是單個射電望遠鏡、有些則是陣列射電望遠鏡)連接起來, 形成一個解析度相當於地球大小的望遠鏡, 稱為事件視界望遠鏡(EHT)。利用長基線干涉儀和合成孔徑綜合的技術,科學家將于2017年4月5日-14日期間對這兩個超大品質黑洞進行觀測,希望能夠拍攝到黑洞的事件視界。要知道,保證所有望遠鏡都能夠看到這兩個黑洞的時間非常有限,今年則是在接下來的10天內。
在超大品質黑洞的周圍會形成一個繞著它旋轉的吸積盤——由塵埃和氣體組成。從這些物質輻射出的光的路徑會被黑洞的引力場扭曲。它的亮度和顏色預期也會跟預測中的方式一樣改變。天文學家期待 EHT 會看到一個明亮的新月形。根據多普勒效應,在物質朝向我們的那一邊會比較明亮,遠離地球的那一邊會比較暗。
一旦各個望遠鏡收集完所有的資料後,這些資料會被傳送到一個中央處理設備,一台超級電腦將仔細的結合所有的資料,而這個任務很可能需要六個月的時間。只有在分析完所有的資料後,才會開始真正的科學研究。預計該團隊將在2018年發表他們的結果。
事件視界望遠鏡背後的科學團隊希望通過拍攝黑洞的事件視界的第一張照片,以檢驗黑洞物理學的基礎理論,比如測量事件視界的形狀和大小,以檢驗在極端引力下廣義相對論是否正確。
此外,天體物理學家還希望EHT的資料能夠説明他們解釋宇宙中最壯觀的一個現象:從超大品質黑洞兩邊以接近光的速度噴出巨大的物質流(噴流)。有一些黑洞(包括M87)的噴流的大小甚至比寄主星系還大。但並不是所有的星系都這樣,如果人馬座A也有噴流,那也是非常小和弱的,以至於至今都沒有觀測到。科學家也還不確定這些噴流是由什麼物質構成的,但這些噴流在星系的演化中扮演著極其重要的角色。
無論最後EHT呈現給我們的黑洞是預期中的樣子,或者只是拍攝到一些模糊的圖元,都將會對基礎物理、天文物理學和宇宙學產生深遠影響。
稱為事件視界望遠鏡(EHT)。利用長基線干涉儀和合成孔徑綜合的技術,科學家將于2017年4月5日-14日期間對這兩個超大品質黑洞進行觀測,希望能夠拍攝到黑洞的事件視界。要知道,保證所有望遠鏡都能夠看到這兩個黑洞的時間非常有限,今年則是在接下來的10天內。在超大品質黑洞的周圍會形成一個繞著它旋轉的吸積盤——由塵埃和氣體組成。從這些物質輻射出的光的路徑會被黑洞的引力場扭曲。它的亮度和顏色預期也會跟預測中的方式一樣改變。天文學家期待 EHT 會看到一個明亮的新月形。根據多普勒效應,在物質朝向我們的那一邊會比較明亮,遠離地球的那一邊會比較暗。
一旦各個望遠鏡收集完所有的資料後,這些資料會被傳送到一個中央處理設備,一台超級電腦將仔細的結合所有的資料,而這個任務很可能需要六個月的時間。只有在分析完所有的資料後,才會開始真正的科學研究。預計該團隊將在2018年發表他們的結果。
事件視界望遠鏡背後的科學團隊希望通過拍攝黑洞的事件視界的第一張照片,以檢驗黑洞物理學的基礎理論,比如測量事件視界的形狀和大小,以檢驗在極端引力下廣義相對論是否正確。
此外,天體物理學家還希望EHT的資料能夠説明他們解釋宇宙中最壯觀的一個現象:從超大品質黑洞兩邊以接近光的速度噴出巨大的物質流(噴流)。有一些黑洞(包括M87)的噴流的大小甚至比寄主星系還大。但並不是所有的星系都這樣,如果人馬座A也有噴流,那也是非常小和弱的,以至於至今都沒有觀測到。科學家也還不確定這些噴流是由什麼物質構成的,但這些噴流在星系的演化中扮演著極其重要的角色。
無論最後EHT呈現給我們的黑洞是預期中的樣子,或者只是拍攝到一些模糊的圖元,都將會對基礎物理、天文物理學和宇宙學產生深遠影響。