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。