银心黑洞第一次拍摄到!中国天眼世界最大,为何没用于观测黑洞?

银河系中心超大质量黑洞的第一张照片正式公布。天眼是现在全世界单口径最大的射电望远镜,直径可达500米,拥有无与伦比的灵敏度。尽管天眼非常强壮,但为什么没被用来观测黑洞呢?

银河系中心超大质量黑洞的第一张相片正式公布,这是人类第一次看到咱们自己星系中心的超大质量黑洞。此次拍照到银心黑洞的望远镜仍然是事情视界望远镜(EHT),它曾在3年前拍照到了人类史上的第一张黑洞相片。

与当年的第一张黑洞相片类似,银心黑洞相片看起来也像是一个“甜甜圈”。红橙色的圆圈即为黑洞周围的吸积盘,其中的阴影便是黑洞真身地点。由于黑洞会束缚住光,所以黑洞自身是看不到任何细节的。

怎么拍照黑洞?

这样的黑洞相片可能会令一些人失望,与《星际穿越》中的超大质量黑洞看起来相差许多。但事实上,可以捕捉到银心超大质量黑洞的相片就现已是重大突破,为了完成这一步,天文学家现已付出了巨大的努力。

银心超大质量黑洞名为人马座A*,此前,天文学家现现已过邻近绕行恒星的方法,间接探测到了这个黑洞的存在。依据观测数据,可以估测出人马座A*的质量约为太阳的400万倍,间隔咱们2.6万光年。

依据爱因斯坦的广义相对论,人马座A*的半径(史瓦西半径2GM/c^2)估计为1200万光年。由于黑洞会把光曲折吞噬掉,咱们不行能直接看到黑洞的边缘(事情视界)。

但由于黑洞凭仗极端的引力,可以把邻近的物质拽过来,并吞噬掉。这些物质螺旋掉入黑洞的过程中,剧烈的冲突效应可以释放出超高的能量,其质能转换功率高达42%(恒星的核聚变只要0.7%),所以活泼的黑洞周围会产生一个非常明亮的吸积盘。

通过捕捉发光的吸积盘,就能衬托出中间的漆黑区域,那便是黑洞地点。从地球上看来,人马座A*的吸积盘的直径估计为52微角秒,也便是0.000052角秒,而一角秒只要1/3600度。因此,这是一个极其微小的物体,为了看到它,需求大到超乎幻想的天文望远镜。

天文望远镜的分辨率取决于口径,口径越大,分辨率越高。但光学望远镜受限于物理结构,目前在建的最大口径也只要40米左右。为了观测到人马座A*,需求口径巨大的射电望远镜。

这不但是由于射电望远镜的口径可以做到非常大,单口径可达几百米,并且波长较长的无线电波,更简单穿透银河系中的浓厚星际尘土。由于星际尘土的阻挠,咱们无法在可见光看到极为明亮的银心,不然夜空看起来将会比现在亮许多。

尽管射电望远镜的口径很大,但由于观测波长相比长了许多,这其实会让分辨率下降。为了提升射电望远镜的观测才干,需求使用干与技能,让相隔遥远的射电望远镜组成观测阵列,这样可以得到一个尺度巨大的虚拟射电望远镜。

事情视界望远镜使用坐落全球的8台射电望远镜,包含坐落南极点的南极望远镜,坐落北极的格陵兰望远镜,坐落南美洲的阿卡塔玛大型毫米/亚毫米阵列。通过甚长基线干与仪(VLBI)技能,可以得到一台口径到达1.2万公里(适当于地球直径)的虚拟望远镜,这便是事情视界望远镜。

即便是强大如事情视界望远镜,也只能捕捉到银心超大质量黑洞的基本面貌,更多的细节仍然不行见,与咱们一般看到的模仿黑洞相片还差得许多。但就目前人类的技能,可以直接捕捉到黑洞现已适当不简单了。要知道,广义相对论预言黑洞存在100多年之后,天文学家才第一次直接捕捉到黑洞相片。

为什么不必我国天眼(FAST)观测黑洞?

咱们知道,我国天眼(FAST)是目前全世界单口径最大的射电望远镜,直径可达500米,拥有无与伦比的灵敏度。尽管我国天眼非常强大,但为什么没被用来观测黑洞呢?

我国天眼确实也是射电望远镜,观测的也是无线电波,但波长规模较长,在1分米至4米之间。而用于观测黑洞的射电望远镜需求更短的波长,最短只要1.3毫米,波长越短才干有足够高的分辨率。我国天眼不是被设计用于黑洞,它有自己的观测方针,包含脉冲星、快速射电暴、外星文明信号。

另一方面,为了得到一台口径巨大的事情视界望远镜,几台望远镜需求同时对银心黑洞进行观测,我国天眼处在东半球,并且方向是固定的,无法转向,与别的几台射电望远镜无法协调观测,白天黑夜相互倒置。

尽管我国天眼没有参与黑洞观测,但我国的天文学家参与了黑洞的观测和处理,所以无论是银心超大质量黑洞相片,还是更早之前的M87星系超大质量黑洞相片,都有我国天文学家的一份贡献。未来,我国方案制作亚毫米波射电望远镜,有望参与银心黑洞的联合观测。

银心超大质量黑洞会吞噬银河系吗?

银心超大质量黑洞质量巨大,适当于太阳的400万倍,它的极端引力不断把周围的物质拽向深渊。依据广义相对论,黑洞的质量越大,直径也会越大。这意味着随着黑洞不断吞噬物质,它也会变得越来越大。那么,未来有一天,人马座A*会不会吞噬掉整个银河系呢?

尽管人马座A*很大,但它的影响规模非常有限。由于整个银河系非常大,银河系总质量为太阳的1万亿倍,这适当于人马座A*的25万倍。人马座A*对地球施加的引力远远小于太阳对地球施加的引力,所以地球才会绕着太阳滚动,而不会被人马座A*吸引过去。

尽管太阳以及别的上千亿颗恒星都在绕着银心滚动,但这并不是由于人马座A*的引力效果,而是整个银河系一起引力效果的成果。银河系的一起质心地点之处被界说为银心,而人马座A*恰巧处在银心。

当然,人马座A*处在银心中并非偶然,由于简直所有的星系中心都有一个超大质量黑洞,必定有某种机制让星系中心出现一个巨大的黑洞,仅仅目前还不清楚究竟是什么原因。

未来,人马座A*不会吞噬掉整个银河系,它只会吞噬掉邻近有限规模内的物质。待到那些物质耗费殆尽,人马座A*也会随之趋于安静。如果没有持续吞噬物质,人马座A*将会自发变小,由于黑洞存在霍金辐射,自身会不断损失质量,通过漫长时间之后,黑洞将会从宇宙中蒸腾殆尽。

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