文:縱橫十 來源:環球視野

  黑洞,由於觀察極難,它一直充滿着神祕面紗,人們對它的真面目也十分渴求。

  電影《星際穿越》中的黑洞

  其實早在好幾天以前,第一張黑洞照將問世的預告就已經出來,編者也非常期待。

  現在,人類第一張黑洞照片終於面世,這有可能是2019年全世界最重要的物理成果。

  人類首張黑洞照片。圖片來源:事件視界望遠鏡國際合作組織

  能成爲第一批看到黑洞照片的人類(之一),感覺自己還是挺幸運的。早前,外界不少人預測,人類第一張黑洞照片有可能只有幾個像素的模糊點,如今看來還挺清晰的。

  什麼是黑洞

  首先要知道,黑洞不是洞,它是一個連光線都無法逃脫的天體(或者簡單的說就是球體)。

  黑洞是怎樣形成的

  黑洞基本上是由天體坍塌形成的,比如常見的是恆星。

  我們都知道,恆星內部進行着劇烈的聚變反應,這種向外的力道平衡了其外殼的巨大重力。但是,當恆星燃料耗盡,產生的爆炸力量再也無法撐起其外殼的重力時,外殼就無法避免的向內部塌陷,最後整個恆星就會形成一個體積無限小、密度無限大的一個新天體,在一定區域內(視界面),這個新天體引力大得連光線都無光逃離(肉眼及探測設備也就無法直接“看”到),它就是黑洞。

  黑洞視頻截圖 圖自中國科普博覽

  即使燃料耗盡,也不是所有的恆星都會坍縮成黑洞,科學家計算出來的結果是:

  低於1.44倍太陽質量,燃料耗盡依然能對抗自身引力,不會坍縮;

  1.44~9倍太陽質量,最終會坍縮成白矮星;

  9~25倍太陽質量,會演變成超新星爆發,最終會坍縮成中子星;

  大於25個太陽質量的恆星,纔有資格坍縮成黑洞。

  理論上,任何物體,只要被壓縮到足夠小(史瓦西半徑),都可以變成黑洞,比如將太陽壓縮成直徑6公里大小的球體,將地球壓縮成直徑18毫米的球體,就會形成黑洞。

  但實際上,要想成爲黑洞,還是需要門票的,不是誰都有這個資格。

  還有另外一個問題,黑洞如何探測

  我們看到一個物體是需要一定媒介的,這個介質通常就是光,要麼自身會發光的,比如電燈;要麼能反射光線,比如電燈光照到書本上,書本再反射到我們眼睛裏,於是就看到了書;

  光線既然無法從黑洞逃逸,也就意味着不會有來自黑洞的光進入到我們的眼睛或探測設備,也就意味着無法直接“看”到黑洞。

  黑洞 視頻截圖

  那麼該如何“看”到黑洞呢?

  以前是間接探測。因爲黑洞引力太大,幾乎可以吞噬一切,所以它一定會對周圍天體與時空產生影響,比如引力紅移、光線彎曲,等等。

  還有,黑洞自身也具有一些特點,比如吸積盤、噴流等等。

  科學家們通過上面這些特點,以前間接證實了黑洞的存在。

  但這一次,全球30多個科研機構、200多名科學家進行了強強聯合,最終直接拍到了黑洞的首張照片。

  要拍黑洞很難,一方面是上面說過的,光線無法從黑洞逃離;

  還有一個原因就是黑洞離我們太遠。

  比如人類這次拍攝的離我們“最大”的兩個黑洞(即銀河系中心黑洞Sgr A*與射電星系M87中心黑洞),雖然它們極爲巨大,由於距離太遠,要想拍攝它們,相當於在地球上拍攝月亮上的一個橙子,難度非常大。

  一個基本常識,要想拍更遠、更小的物體,就要提高相機分辨率,而提高分辨率的基本做法就是提高像素,通常途徑便是增大相機口徑。

  但是,如果建造單一的望遠鏡,無論多大,它的大小相對天體來說都是微不足道的。

  於是,聰明的科學家們就想到了將全球一些重要位置且分辨率很高的望遠鏡組網,這樣其口徑就相當於整個地球大小,如此大的“望遠鏡”(實際上是一個望遠鏡陣列),想要拍攝黑洞就成爲了可能。

  雖然黑洞無法直接拍攝,但它周圍的“風景”是可以拍攝得到的,周圍的拍攝到了,這個無法拍攝的區域自然就以陰影的方式顯現出來了,於是就“反向”拍攝到了黑洞。

  人類首張黑洞照片

  黑洞的知識不重要,本文重點想說的其實是本次照片發佈的地點

  黑洞首張照片於美國東部時間10日9時(北京時間10日21時),在美國華盛頓、中國上海和臺北、智利聖地亞哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京六地同步發佈,以英語、漢語、西班牙語、丹麥語和日語發佈這一重大成果。

  是的,對於如此重要的發佈活動,全球六席(七地),中國獨佔其二;六大發布語言,漢語位居其中。

  想以前,中國哪有這樣的待遇?

  那時有的是“華人與狗不得入內”,有的是李小龍在電影裏怒踢“東亞病夫”牌匾,有的只是顧維鈞在巴黎和會上那一聲替祖國悲愴而又無奈的疾呼……

  但是現在,凡有重大國際活動,中國幾乎都是其間的重要賓客甚至是“VIP”。

  望遠鏡在全球分佈示意圖,紅點代表望遠鏡所在地(摘自nature.com)

  本次黑洞照片中國並未缺席

  比如位於美國夏威夷的JCMT望遠鏡,屬於東亞天文臺,而中國國家天文臺正是東亞天文臺重要成員之一。

  其實,在早期推動本次全球合作、中期進行望遠鏡觀測,後期數據處理,中國都作出了大量貢獻。

  更進一步,這背後反應的是中國科技實力蒸蒸日上,綜合國力日新月異。

  所以,中國才成爲了本次發佈會的“VIP”,全球六地七席,中國佔了2席,五大發布語言,漢語是其中之一。

  須知,人們不會把發佈會放到伊拉克,也不會使用利比亞語言同步直播,人們能看到的,只會是敘利亞外交官賈法裏在聯合國大廈前悲憤而又無奈的身影。

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