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黑洞------21世纪最大的天文发现(附概念股)

19-04-10 15:26 11229次浏览
weilai
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天文学家首次拍到黑洞:质量是太阳400万倍,照片4月10日公布

北京时间4月10日晚9点,参与EHT(事件视界望远镜)计划的科学家们将在全球六地以英语、西班牙语、汉语和日语四种语言召开新闻发布会,公布首张黑洞照片。

在上海,EHT项目将和中国科学院上海天文台共同发布这一重大成果。

始于2006的EHT项目,经过不断对银河系中心黑洞“拍照”,目前已经完成全部的拍摄任务,照片正在“冲洗”中。

为何能给黑洞拍照
黑洞形成后,会在周围形成一个“视界”(Horizon),进入视界的任何物体(包括光)都不能逃出黑洞。

按照广义相对论,即使视界之外经过的光线不会吸入,也会被强烈弯曲,就好像光线被镜片折射一样,我们称为“引力透镜”。

科学家此前已经试图模拟过黑洞照片。在科幻电影《星际穿越》中,天体物理学家基普·索恩用广义相对论方程模拟出黑洞的样子。

△ 电影《星际穿越》中的黑洞
然而模拟终究是模拟,没人看到过黑洞到底长什么样,而EHT计划就是为了找到黑洞存在的直接证据,给黑洞拍一张直观的照片。

银河系中心有个大黑洞
目前人类最有希望观测到的黑洞有两个,它们都不是恒星死亡后留下的尸体,而是两个位于星系中心的超大质量黑洞。

其中一个是距离地球2.6万光年的人马座A*。天文学家一直认为银河系中心潜伏着一个超大质量的黑洞,质量是太阳的400万倍,科学家们通过银河系里恒星的运动轨迹预测了它的存在,但是一直没有拍摄到它的真实面目。

△ NASA拍摄的银河系中心图像

另一个黑洞距离我们5000万光年,位于M87星系(室女A星系),这个黑洞的质量达到了太阳的70亿倍,并且从吸积盘中喷出长达数千光年的能量射流。

按照估计,它们都会捕获经过其附近的电磁波,在望远镜上留下一个小小的阴影。这个阴影可能是圆形,也可能是椭圆形,这完全取决于黑洞是否在旋转。

黑洞的强大的引力会把这个阴影放大两倍,即便如此,观测到它就像用肉眼看到月球上的一个橘子。

事件视界望远镜
为此,科学家们提出了事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT)计划。

EHT不是一个光学望远镜,是一组射电望远镜,采用一种甚长基线干涉(VLBI)的方法来增大口径。这一组望远镜北到美国加州、南到南极洲,口径相当于和地球一样大。

△ EHT阵列成员
通俗地说,如果有人在海洋中搅动产生一串涟漪,我们在海岸线上不同的地方建立两个观察点,根据这两个观察点接收到的信号的时间,我们就能反推出源头所在位置。这个两个观察点距离越远,得到的结果就越精确。

EHT接收的是星体发射的1.33毫米的无线电波,不同地方的望远镜用高精度的原子钟实现时间的同步,分辨率能达到哈勃望远镜的2000倍。

观察无线电波还有一个好处,它可以穿过星际间和黑洞周围的气体,让科学家们实现“透视”的目的。

探索黑洞之路
虽然人类之前没有直接拍摄到黑洞照片,但已经收集到很多黑洞存在的间接证据。

3年前,激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到一对遥远的黑洞碰撞时发射的引力波,那是两个黑洞相互吸引、旋转、碰撞时产生的时空涟漪。此后LIGO又观测到数次引力波事件。

尽管如此,科学家们对拍摄到黑洞照片仍然充满兴趣。之前的LIGO听到的是黑洞的声音,而这次EHT展示的是真实的图片。

概念股:

烽火通信(600498,股吧)于2009年参与研究开发适用于该项目的动光缆,该种光缆由馈源进入舱体,承担着传输各种数据信息的使命,其特殊之处在于,光缆会随馈源位置的调整而处于不断的收放运动中。据测算,在5年的使用时间内,光缆的反复弯曲、卷绕和扭转等机械性能达到66000次以上,此外,光缆的外护套还要经受风吹、日晒、雨淋等恶劣自然环境的考验。专家称,动光缆是馈源支撑馈线入舱方案中技术难度最高,但必须攻克的关键技术之一。烽火通信最终成功地设计并完成了光缆结构的定型,2013年6月4日,FAST光缆模拟工况试验在国家天文台的组织下在北京邮电大学通过项目专家组验收。

大连重工(002204,股吧)为FAST望远镜专门研制配套了一种柔性馈源索驱动系统,是目前世界在建最大的索牵引并联机构,采用六根钢索牵引重达30吨的馈源舱,在直径200多米、高差40米的球面虚空中,多角度、大范围、高精度空间快速灵活移动,捕捉电磁信号。同时,作为承载信号的“神经”,这套索驱动系统还结合天文观测工艺、拉力、温度、风载、设备固有频率等因素,编制馈源舱位姿控制系统,为索驱动系统实时动态高精度运行发送指令。该索驱动系统,采用光机电一体化技术,集合了天文,无线电,机 械,电气,通信,测量,控制等十几个专业,实现了馈源舱轻型化,目前该系统已成为FAST工程的三大自主创新之一。

东南网架(002135,股吧)与中国电子 科技集团公司第五十四研究所组成联合体共同参与了由中国科学院国家天文台组织的“中国科学院国家天文台FAST工程反射面单元设计与制造项目”招标,联合体作为承包方与国家天文台签订了《FAST工程反射面单元设计与制造项目合同》,合同总金额1.44亿元。联合体的工作内容是中国科学院国家天文台FAST工程反射面单元提供设计、制造、包装及运输、拼装、测量与面形调整、技术服务等。

振华科技(000733,股吧)在2009年3月《对贵州振华天通设备有限公司投资》的公告中称,贵州振华天通设备有限公司在新品研发、市场开拓等方面已取得明显的成效,如:国家重点项目500米口径射电望远镜(FAST)天线建设研制项目已被贵州省列入重点项目。
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weilai

19-04-11 07:55

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路透社:科学家将公布具有里程碑意义的黑洞照片

美国有线电视新闻网(CNN):史上首个黑洞照片将会马上公布

“今日俄罗斯”:史上首个黑洞照片即将公布 天体物理学界又一里程碑

纽约时报》:第一张黑洞照片即将公布
weilai

19-04-10 23:56

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科普:“甚长基线干涉测量”——打造“地球级别”望远镜

新华社
04-1023:51
新华社北京4月10日电(记者郭爽)为拍摄人类历史上的首张黑洞照片,国际科研团队展开雄心勃勃的“事件视界望远镜”项目:将全球多个望远镜组成口径相当于地球直径的虚拟望远镜。在这一过程中,有一项技术堪称关键,即“甚长基线干涉测量”(VLBI)技术。
观测是天文学研究的基本手段,望远镜则是天文学研究的基本工具。“装备”先进与否,很大程度上决定了天文学的发展和成就。伴随科技进步,人们对望远镜探测的波段要求越来越全面,光学望远镜已不能满足全部观测需求,用于观测和研究来自天体的射电波的射电天文望远镜由此发展起来。
“甚长基线干涉测量”是一种射电天文学测量方法,它允许用多个射电望远镜同时观测一个天体,从而模拟一个大小相当于望远镜间最大间隔距离的巨型望远镜。
正是利用“甚长基线干涉测量”技术,全球200多位科研人员通力合作,将8个天文台的射电望远镜联合起来。从西班牙到南美,从夏威夷到南极,巨大的虚拟望远镜达到“地球级别”,可拥有高分辨率,又能敏感捕捉微弱信号,从而让人类对黑洞进行迄今最详尽的观测。
“甚长基线干涉测量”技术的基础是时间同步且相位同步。时间同步是指不同观测地点的观测时间一致,相位同步是指接收到的频率信号的相位一致。人们可以通过干涉原理,对多台射电望远镜的观测数据进行相干计算,从而得到更高的分辨率,使人们有可能看到天体的更多细节。
在天文学中,这项技术应用十分广泛。在中国嫦娥一号探月任务中,研究人员在世界上首次将“甚长基线干涉测量”技术应用于探月工程的实时测轨工作中。
weilai

19-04-10 23:41

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世界第一张黑洞照片公布!可别只当吃瓜群众

光明网
04-10  22:11
4月10日21点,人类首张黑洞照片向世人亮相。

人类首张黑洞照片
照片主角是位于5500万光年、质量为65亿太阳质量的M87星系当中的黑洞,由全球8个射电望远镜组成的事件视界望远镜(EHT)合力拍摄。
8个射电望远镜包括南极的SPT、智利的ALMA(阵)和APEX、墨西哥的LMT、美国亚利桑那的SMT、美国夏威夷的JCMT和SMA(阵)和西班牙的30米IRAM。

拍摄黑洞照片的8个射电望远镜(阵)
黑洞并非“黑色的洞”,而是大质量恒星在晚期坍缩形成的致密天体,因为没有任何物体包括光子从黑洞里逃脱出来,所以就被赋予了黑洞的名称。按照质量大小,黑洞分为3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)。
黑洞“照片”实际上为黑洞阴影。黑洞有强大的引力,在一定范围内连光线都无法逃脱,光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞半径或者“视界面”。视界面以外的物质围绕黑洞转圈,形成明亮的吸积盘。中间不发光的黑洞在明亮吸积盘的衬托下形成“阴影”,我们给黑洞拍照,实际上是拍摄黑洞本身在明亮吸积盘衬托之下所产生的黑暗影子。

黑洞模拟图
首张黑洞照片分为“拍摄”和“照片成像”两个步骤,第一步由事件视界望远镜对黑洞的临近区域利用VLBI技术进行观测长达5天的观测,第二步则要对获取到的复杂数据进行分析,最终形成照片。
值得自豪的是,我国在此次拍照过程中也发挥了独特作用。位于夏威夷的麦克斯韦望远镜(JMCT)是事件视界望远镜(EHT)联合观测网络节点之一,由中科院天文大科学中心、日本国立天文台联合运行,为事件视界望远镜(EHT)提供了观测保障。
weilai

19-04-10 23:06

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这个可以!
亲爱的溜达

19-04-10 23:03

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weilai

19-04-10 22:56

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“第一张黑洞照片与引力波的发现同等重要,可能会拿诺贝尔奖”

上观新闻
04-10  21:40

“爱因斯坦是对的,他在一百多年前提出的广义相对论经受住了考验。”人类历史首张黑洞照片惊艳亮相后,参与了这一工作的中科院上海天文台台长沈志强感慨地说,尽管黑洞很多年前从数学上就可以得到解,但直到上世纪60年代,科学家才真正觉得可以去找寻黑洞,并一步步逼近了真相,“广义相对论需要在极端环境下检验,而最极端的环境就是黑洞周围。”
“第一张黑洞照片与引力波的发现同等重要,都是对广义相对论的验证,可能会拿诺贝尔奖。”中科院上海天文台副台长袁峰在接受解放日报·上观新闻记者专访时说。
“这将会是被历史铭记的一刻。”沈志强说,科学家之前曾预言黑洞的三个特点:质量、自转和是否带有电荷,如今现实与预言完美地重合了。这要感谢甚长基线干涉测量技术(vlbi)的发展,8台亚毫米射电望远镜相当于构建了一个1万多公里口径的望远镜(也称事件视界望远镜)。尽管使用的vlbi技术并没有本质变化,但对于黑洞的拍摄来说,确实要求非常高。在海平面低的地方难以开展拍摄,必须到空气稀薄的高山上,因而也面临很多技术挑战。“给黑洞拍照的分辨率,相当于从地球看月亮上的一个橘子,或者说是坐在纽约咖啡馆里可以看到巴黎的一张报纸。”沈志强说,望远镜是个抛物面,如果抛物面精度不高,拍出来的照片就不理想。事件视界望远镜为此提升了10倍观测能力,偏差只有几十个微米。
其实黑洞照片的拍摄工作两年前就完成了,从2017年4月5日至14日,事件视界望远镜对银河系中心和星系m87(距离地球5500万光年)中央的超大质量黑洞进行了拍摄。之所以选择这两个黑洞,是因为这两个黑洞的张角最大,容易观测到细节。“观测的时候天气特别好,这也是成功的因素之一。”
为何黑洞照片的“冲洗”花了这么长时间?沈志强说,这主要是为了确保照片的真实性和可靠性,要得到一个无可置疑的结果,因此花费了大量时间去比较分析。黑洞的图像为何如此重要?据介绍,早期用3个望远镜也曾观测过黑洞,但得不到完整的图像。尽管之前根据牛顿动力学,也能推测出黑洞的质量,但刚刚公布的这个黑洞质量是完全测量出来的,没有假设。
黑洞照片是怎么“冲洗”出来的?中科院上海天文台研究员路如森说,黑洞本身不发光,但周围气体会发光。这就好比把不同频率的音符谱成乐曲,只需把不同频率的黑洞成分测量出来,就可以重建还原图像了。
有了照片对于黑洞的研究是否有帮助呢?沈志强表示信心更足了,此次被拍摄的黑洞在1.3毫米波段,如今正在测试0.8毫米波段,未来将有更多关于黑洞的惊喜带给大家。
“在4千米高山上,呼吸都困难,我们要搬运各种仪器,为了校准信号经常通宵工作。”路如森回忆了他之前在夏威夷工作时的情景。黑洞照片是国际大科学合作计划的结晶,全球有200多位科研人员参与了这一项目,其中中国大陆学者16人,分别来自上海天文台8人,云南天文台1人,高能物理所1人,南京大学2人,北京大学2人,中国科学技术大学1人,华中科技大学1人。另外,还有部分来自中国台湾地区的学者。
沈志强介绍,上海虽然没有望远镜直接进行此次黑洞观测,但上海天文台的科研人员不仅在相关理论解释中做出了国际性工作,还派人去夏威夷和西班牙协助观测。vlbi技术于1967年首次在国外试验成功,上海天文台1971年就提出了研制vlbi技术的计划,成为国内最早推动并主导vlbi技术的科研机构。
weilai

19-04-10 22:49

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一“眼”百年,一往无前

新华社
04-1022:11
新华社北京4月10日电题:一“眼”百年,一往无前
新华社记者陈芳、岳冉冉
2019年4月10日,人类终于得见黑洞的真容!
这张照片,证实了神秘天体黑洞的存在;这张照片,使得爱因斯坦的百年猜想终得检验!
人类揭秘宇宙的速度从未像今天这么快,但速度的背后却是百年的积累、沉淀与等待。
为了这一“眼”,人类等了100多年。从爱因斯坦的广义相对论,到惠勒的“黑洞”概念,再到霍金的“黑洞理论”……已故的科学大师虽未亲眼得见黑洞真容,但他们的猜想却激励着后人不断求解,把他们的理论付诸实践。
为了这一“眼”,人类插上了想象的翅膀。在电影《星际穿越》中,黑洞“卡冈图雅”是那深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆圈。
为了这一“眼”,无数科学家仰望星空、低头演算,日复一日、年复一年,只为花开的那一刻。全球30多个研究所200多位科学家参与到了一项庞大科学计划,为联合世界各地的8台射电望远镜,人类花费10年,制图又耗费2年。
为了这一“眼”,人类把创造力和想象力发挥到了极限。由8只“眼睛”组成的虚拟事件视界望远镜,北至西班牙、南至南极,口径达到了地球直径。这一“巨眼”,带领人类穿越星空,从海量的数据中,去勾勒黑洞容颜。
探秘宇宙不能仅靠一国之力。它需要自主创新,更需要人类的共同努力。对于这样一个大科学计划,人类依靠通力协作,让黑洞露出真颜,以眼见为实的方式,证实了黑洞的存在,试图解答星系中的壮观喷流如何产生并影响星系变迁。
这一“眼”,虽然用了百余年,但正是怀揣着揭开未知的梦想,秉承科学探索的精神,让人类在探秘宇宙的征途上不断开启新的窗口。
探秘宇宙的伟大事业,始于梦想、基于创新、成于实干。梦想不仅支撑科学进步,更支撑人类一往无前!
今天,当仰望浩瀚星空的孩子问你:“宇宙有黑洞吗?”你可以自豪地回答:“看!这就是黑洞的样子!”
纵横浮云

19-04-10 22:48

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明明是远望谷
weilai

19-04-10 22:46

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七国联合建设世界最大射电望远镜 上海打造SKA国际阵营亚洲高地

新民晚报
04-0115:03
“我现在想奋斗两件事,其中一件是SKA(平方公里阵列射电望远镜)到中国来,上海要争取做它的科学与数据的地区中心,这个地区最低限度是中国,再大一点是亚洲,再大一点是亚太。”这是92岁的中国科学院院士、中科院上海天文台研究员叶叔华近几年最大的梦想之一。
梦想在今年3月真正照进了现实。在意大利罗马,中国、澳大利亚、意大利、荷兰、葡萄牙、南非和英国这七个“平方公里阵列射电望远镜(SKA)”项目的创始成员国,签署了成立政府间国际组织的SKA天文台公约,标志着中国将深度参与世界最大综合孔径射电望远镜项目。
君不行兮夷犹

19-04-10 22:32

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明明是 引力传媒
黑洞与引力有关系,哈哈哈
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