人类首次“看见”黑洞

4月10日,中国科学院上海天文台台长沈志强主持新闻发布会,发布人类史上首张黑洞照片。北京时间4月10日晚9时许,包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。

 资  讯 

首张黑洞照片迅速成为“网红” 中外网友玩疯了!

即时 | 2019-04-12 06:56

参考消息网4月12日报道 外媒称,首张黑洞照片迅速成为“网红”。

据埃菲社4月10日报道,首张黑洞照片在公布之后迅速成为推特网站上最受追捧的照片。有些网友为人类首次拍到黑洞照片而欢欣鼓舞,但更多网友还对照片本身更感兴趣,围绕着这张黑洞照片各抒己见。

报道认为,一则科学界新闻在社交网站上如此受追捧实属罕见。然而,鉴于此次事件对整个人类而言都具有重大意义,因此颇受全球网民重视也不足为奇。数天前,黑洞照片就已成为推特网站上的一个热门话题。

“事件视界望远镜”项目和美国国家科学基金会在华盛顿举行的新闻发布会上发布人类史上首张黑洞照片之后,全世界的目光都聚焦其上。

照片发布之后的数分钟内,几乎所有网友都抢在第一时间迅速转发了这张黑洞照片,甚至来不及加上文字评论。

据悉,此次“事件视界望远镜”项目由13个合作机构组成。有了这张照片,科学界终于掌握了黑洞的真实形象,而不必再凭空想象。

就在美国国家航空航天局评价此次事件为“人类历史上的丰功伟绩”的同时,西班牙科技大臣佩德罗·杜克也在社交网站上表示,黑洞照片是天文学发展史上的一座里程碑。

虽然爱因斯坦的广义相对论理论直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞,但他本人可能也不曾想过人类有一天能够拍摄到黑洞照片。

上世纪70年代霍金详细阐述了黑洞理论,为后来人对黑洞的探索指出一条明路。有些网友上传了这两位伟大科学家的照片,并留言说:“非常感谢这两位智者作出的不懈努力,全世界人民永远铭记在心。”

但网上也并非全都是祝贺之声和溢美之词,有些网友戏谑地将黑洞比作甜甜圈,还上传了很多将黑洞照片和其他照片拼接合成的搞笑图片。

有外国网友认为,黑洞的照片和4月14日即将播出新剧集的《权力的游戏》的图标有相似之处。

还有推特网友开起了玩笑,觉得美国总统特朗普的耳朵就像黑洞。

黑洞的照片在中国也成了“网红”,有人戏谑称自己的钱包就是个“黑洞”。

还有很多中国人表示,黑洞的照片看着眼熟,“不就是我们从小就见过的蜂窝煤吗!”

人掉进黑洞会怎样? 可能变“面条”也可能活着

即时 | 2019-04-12 06:55

中新网客户端北京4月12日电(记者 上官云) 北京时间4月10日晚,人类历史上首张黑洞照片在全球多地同步发布,中科院上海天文台副台长袁峰介绍,目前来看,这张照片验证了爱因斯坦的广义相对论。这一消息引发广泛关注。那么,黑洞有哪些有趣知识?在宇宙中,还有哪些神秘的天体?

黑洞不是“洞”:它是天体

首先,黑洞不是“洞”,而是一类天体。它们的年龄大得惊人,动不动就几亿岁。当年,正是由天才物理学家爱因斯坦的广义相对论推导出了黑洞的存在。

德国的天文学家卡尔史瓦西在计算爱因斯坦引力场方程后,得到了一个解:如果能够将大于某一量的物质集中于空间中某一点,“点”的周围会存在一个“视界”,一旦进入其中,光也无法逃脱。

天体物理学博士、科普作家孙正凡在接受中新网记者专访时说,由于种种原因,一些天文学家们“这种神秘的天体”半信半疑,甚至拒绝相信它的存在。直到后来才通过科技手段观测、证实了黑洞的存在。

在纽约的一次会议上,美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒阐述爱因斯坦的理论和这个发现时,使用了“black hole”一词,就此流传开来。

孙正凡解释,评价一个黑洞时,一般有三个指标,即质量、角动量、电荷,“黑洞内部的信息,现在暂时还是难以了解到的”。

掉进黑洞,可能“无人生还”?

在宇宙中,黑洞可谓诸多神秘天体之一,人们常常在各类文艺作品中脑洞大开。《星际穿越》中有这么一个情节:宇航员落入黑洞之后仍然生还,还从其中发现了一些东西。

“人掉进黑洞会怎样,得分情况。”孙正凡解释,有些黑洞本身不太大,它的引力场像悬崖似的那么“陡”,那样人可能在掉进去之前就被拉成像面条一样那么细。

可如果黑洞足够大,引力场也比较平缓,人就像从一个斜坡滑下去那样,会相对比较安全。孙正凡说,但即便能够进入黑洞中还活着,也难以把信息传递回来,告诉黑洞之外的人。

“物理学家可以构建模型,去猜测黑洞内部的样子。但现在只能从数学角度去推测,具体如何还无法验证。”孙正凡解释,以目前的科技手段,还无法做到离黑洞太近,“类似于人们无法近距离接触太阳一样”。

那些有趣的小知识

“宇宙中的物质跟我们身边的物质构成比较类似,都是由中子、原子、电子等组成的。”孙正凡解释,所谓“天体物理学”,就是把我们从实验室获得的物理知识、定律应用到天文现象研究中去,如果条件符合,在地球上适用的一些定律,同样可以用于研究宇宙中的物质。

但浩瀚的宇宙中,存在许多极端情况。孙正凡说,比如有些地方的温度接近最低零度,而我们熟悉的太阳,表面温度六千多度,看上去“不太热”,但它的大气层却有上百万度的高温,反而高于产生热量的本体,这个现象至今无解。

此外,在一些影视剧或小说中也有对宇宙虫洞的描绘,那是一条可以连接宇宙中两个时空不同区域的通道。孙正凡说,眼下看来,虫洞其实只是个科幻概念。

“还有被形容为对能量、物质等‘只吐不吃’的白洞,目前也还只是数学上的一种架构,并不是物理上的。”孙正凡认为,以现有的物理学知识看起来,虫洞、白洞实际违反了一些基本的物理原则。

待解的宇宙秘密

其实,在宇宙中还有许多神秘而又吸引人的东西,比如暗物质、暗能量……在畅销书《忙碌者的天体物理学》一书中,也记载了宇宙的诞生、不可见光等有趣的知识。

“科普的意义是重要的,能够获取很多知识。”孙正凡说,按照天文物理学知识而言,也许有些人并不知道,如果木星积累了足够多的能量在内部产生核聚变,也能发光,但实际上整个太阳系,只有太阳能做到这点。

他说,很多时候,科学会告诉许多我们想象不到的事情,“我们为什么要做科普?为什么需要专家来解读一些科技知识?其中之一,也是为了避免普通读者的思维被一些物理名词的字面意义误导。”

“在整个宇宙中,还有太多太多的秘密等着人类去解开。”孙正凡说。(完)

拍黑洞“天眼”缺席? FAST:这黑洞不是我的菜

即时 | 2019-04-12 06:55

4月10日,黑洞首张照片问世。

给黑洞拍照的“相机”事件视界望远镜(EHT)也正在“刷屏”。EHT是由位于南极、智利(2台)、墨西哥、美国夏威夷(2台)、美国亚利桑那州、西班牙的8台亚毫米射电望远镜组成,科学家通过甚长基线干涉测量技术(VLBI)将这8台望远镜组网成口径等同于地球直径的超级虚拟望远镜。

基于光干涉的VLBI技术让射电望远镜突破了地域限制,即便天南海北也能同步行动。但为何我国备受关注的FAST“天眼”射电望远镜没有参与到观测黑洞的行列之中呢?

“最主要的原因在于工作频段不同。”11日,中国科学院国家天文台研究员苟利军在接受科技日报记者采访时表示。事实上,射电波即无线电波,频谱很宽,其波长范围约为10μm—30000m。FAST的工作频段为70MHz—3GHz,接收的波长最短为分米级,而本次观测的亚毫米波波长在1mm以下。由此可见,即便同为射电望远镜,FAST与EHT接收的波段也没有交集。

“亚毫米波属于射电波段中最短的部分,理论上望远镜口径越大、接收波长越短,其分辨率越高,因此,采用亚毫米波段观测也是出于提升分辨率的考量。”苟利军说。

我国也有亚毫米波望远镜,为何也无缘此次黑洞观测?“我国青海德林哈的13.7米望远镜和西藏的CCOSMA望远镜不具备VLBI联网功能,即便可以联网,地理位置的原因也会导致同步观测无法实现。”苟利军进一步表示,“联网望远镜须在观测时段均能够接收到黑洞的信号,即‘正对’黑洞,而我们的两个望远镜正好位于灵敏度非常高的智利ALMA阵列的背面位置。”

黑洞照片引全民狂欢 刘慈欣:反映人类对宇宙的好奇

即时 | 2019-04-11 18:07

中新网太原4月11日电 (记者胡健)人类首张黑洞照片公布,引发民众狂欢。中国著名科幻作家刘慈欣11日接受中新网记者采访时表示,“这种全民狂欢,反映了人类对宇宙的好奇,对科学和天体物理的兴趣。”

北京时间4月10日21时之后,随着人类首张黑洞照片的公布,社交网络一片“黑红”。

有网友说,“作为第一批看到黑洞的人类,我们的征途是星辰大海。”有人则说,“谁能给我解释一下什么是黑洞,在线等,挺急的。”也有“调侃派”配上中国北方蜂窝煤的图片,写着“黑洞来源于生活。”

正在山西太原参加山西省作家协会换届大会的刘慈欣,11日接受了记者的采访,对黑洞照片表达了他的观点。

“和我想象的差不多,但从我们非专业的角度也看不出什么东西来。之前觉得黑洞就是黑的,什么也没有,后来知道原来黑洞周围还有辐射、星系盘等。”刘慈欣说。

谈到是否会对自己的科幻小说创作产生影响,刘慈欣坦言,“这个照片不是面向大众的,是需要通过专业的解读才能理解,因此不会对我产生什么启发或者影响。”

对于民众在社交网络的集体狂欢,刘慈欣认为,这反映了人类对宇宙的好奇,以及对于科学、天体物理的兴趣。

10日晚,事件视界望远镜(EHT)成功获得超大黑洞的第一个直接视觉证据,该黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞,它距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。不仅首次试验验证了爱因斯坦的广义相对论,也开启了直接观测黑洞的序幕。(完)

你是第一批“看见”黑洞的人类!

即时 | 2019-04-11 16:29

黑洞,一个无人不知却知之甚少的生僻热词,今天迎来历史性一刻——北京时间10日,一个“超巨型”质量黑洞在上海等全球多地向人类首次示现真容,以一张高清“写真”,用“眼见为实”的方式,定格了自己的真实存在,也引发了人们更多好奇。

黑洞预言流传百年来,我们是第一批“看见”黑洞的人类!

为先睹为快,新华社记者第一时间独家专访了发布会现场多位科学家,用最简单的语言解密此次里程碑式发现背后的“十万个为什么”。

——来啦,黑洞,请先来个自我介绍。

黑洞答:好,我在全球新闻发布会现场为你介绍。我活了100多亿年,人类终于给我拍了张照片。今天,我的“写真”以特刊形式发表在《天体物理学杂志通信》上,为我拍照的设备是一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,200多位科研人员通过将地球上不同地点的8个射电望远镜组合成观测阵列,终于拍下了我的“盛世侧颜”。

——黑洞,原来过去这些年你只是“传说”?

黑洞答:没错!

解说:尽管在《星际穿越》等科幻电影中,我们曾一次次“真切”地领略黑洞的瑰丽,但那些画面都只是导演们“一厢情愿”的想象,黑洞到底长啥样没人真正见过。

约100年前,以爱因斯坦为代表的伟大科学家预言,大质量恒星在燃料耗尽、生命终结之后会向内部中心区域崩塌、集聚,最终形成黑洞。

早期,黑洞只存在于牛顿万有引力定律和爱因斯坦广义相对论的公式和方程中,因为太过“超出人类理解”,就连最早预言的人都怀疑黑洞的真实存在。“直至2015年,人类首次探测到两个黑洞合并所产生的引力波,才强有力地证明了黑洞的存在,但那仍只是间接证明。”参与此次国际合作的中科院上海天文台台长沈志强说。

所以,无图无真相,在没有眼见为实“看到”黑洞之前,它一直是“传说”。

——这位“隐士”,你到底“躲”到哪里去了?

黑洞答:如果非要给“你我”之间加上个距离,那就是5500万光年。

解说:此前,黑洞确凿地存在于科学家们无数的推测数据中,但我们始终未曾与其谋面。如今,人类终于为黑洞拍下了第一张照片。

沈志强指着这张照片说:“人类拍到的这个黑洞,位于室女座星系团中一个超大质量星系——M87的中心,距离地球5500万光年。我们所在的银河系也是‘室女座’星系团的一员。”

——听说你长得“大到没边”,那究竟是多大?

黑洞答:不准确!我只是很重,但我的体积很小。

解说:在多数人的想象中,黑洞之“大”超出人类对于大尺寸数量级的直观认知。但准确说,“黑洞只是质量和密度超乎想象的大,比如这次拍到的黑洞质量是太阳的65亿倍,属于超大质量黑洞,但体积却比较小,小到在其内部几乎没有空隙。”参与此次国际合作的中科院上海天文台研究员路如森说。

举个例子,“如果我们要将太阳变成黑洞,必须将太阳压缩到一个半径非常小的空间内。”沈志强说,而一旦太阳被压缩到这么小的空间内,就可以改名叫“黑洞”了,它拥有超强引力“先天基因”,可“吞噬”周围的气体、尘埃,乃至临近的恒星系和较小的黑洞。超强引力帮助黑洞以极其暴力的方式“跑马圈地”,宣誓自己的“势力范围”。

——首张黑洞“写真”拍的是你哪个“部位”?

黑洞答:我的侧颜“轮廓”。

解说:参与此次国际合作的、论文发表工作组五成员之一、中科院上海天文台副台长袁峰说:“照片中,黑色圆影的中央‘隐藏’着黑洞的真身。圆影外侧新月形的光环是黑洞周围气体发出的光,所以,准确地说,首张黑洞‘写真’拍到的是黑洞的‘轮廓’。”

——黑洞,你到底黑不黑?

黑洞答:外面黑,里面也许不黑。

黑洞像个“至暗无底洞”,即便大名鼎鼎的“最牛飞毛腿”——光也难逃“魔洞”。但已故科学家斯蒂芬·霍金推断,黑洞并不像想象的那么黑,事物可以从黑洞逃脱。

哪个是真?哪个是假?

“从照片上看,黑洞的势力范围之内的确漆黑一片,但是势力范围里面,那个质量超大、体积超小的天体到底什么颜色,照片上还看不清楚。”沈志强说。

而对于被黑洞吞噬的一切事物有没有科幻电影中畅想的“逃离通道”,路如森说:“仍不清楚,照片中没法看到,可能没有。”

——听说物理教科书中某些理论失效了?

黑洞答:高兴得有点儿早。

2016年,有科学家在对2015年人类第一次观测到的引力波数据进行分析后表示,在黑洞周边,爱因斯坦的广义相对论可能会失效。真的吗?

黑洞首张“写真”揭晓了谜底。袁峰说,在没有拍到黑洞照片之前,科学家根据爱因斯坦广义相对论精准计算出了黑洞真身外黑色区域和新月形光环的结构。“拍到黑洞照片后,我们发现,真实情况跟我们计算的结果一模一样,可见,观测结果验证了爱因斯坦的广义相对论。”

但是,沈志强说,由于目前我们还无法“看清”黑洞的最里面,那里的运行规律是否与人类已知物理定律相悖还不得而知。

物理教科书目前再次经受住了考验,你兴奋吗?

——人类“千年等一照”,然后呢?

黑洞答:难道就不想再看看我到底是不是宇宙中最厉害的存在?

作为宇宙中第一批亲眼看见黑洞的“碳基生物”,生活在今日地球上的人类已然可以“无悔”,但好奇心不止的人类依然在努力。

“首次拍到黑洞真容只是迈出了人类认知黑洞的历史性一步,接下来我们将进一步增加观测望远镜的数量、分辨率,甚至不排除在外太空‘组建’更高清晰度望远镜的可能性。”袁峰说。

“我们希望用更短的时间拍出细节更丰富、角度更多样的黑洞照片,也希望有朝一日能在宇宙中开展系统的‘黑洞普查’。”沈志强说,这将有助于进一步验证爱因斯坦广义相对论等人类基础科学理论,也有助于人类弄懂黑洞到底是怎样的存在,星系中心壮观的喷流是如何产生的,宇宙究竟有多大、如何形成又如何演化。

“我是谁、我从哪里来、要到哪里去”,黑洞,人类“终极三问”的答案都在你那吗?

我们好期待!

黑洞照片开启直接观测黑洞的序幕 天文学家期待更多发现

即时 | 2019-04-11 15:32

中新网上海4月11日电(记者 孙自法) 人类首张黑洞照片北京时间10日晚在全球多地同步“惊艳”亮相,引发广泛而持续关注。不同于普罗大众对黑洞照片“戏谑狂欢”的接力,天文学家表示,事件视界望远镜(EHT)成功获得超大黑洞的第一个直接视觉证据,不仅首次试验验证了爱因斯坦的广义相对论,也开启了直接观测黑洞的序幕,期待未来有更多科学发现和研究成果。

“这次(获得黑洞照片)是世界上望远镜协同观测取得的巨大成功,开启了直接观测黑洞的序幕。”中国科学院国家天文台副台长薛随建对中新社记者说,预计EHT这个1.3毫米波段的综合孔径成像技术还有很大的进步空间,例如增加更多望远镜,或者现有望远镜的升级还能使得成像更加清晰,对黑洞质量以及自转参数测量精确。同时,也有望扩大观测样本,实际上每个星系的中心都隐藏一个大质量的黑洞,以更加精确检验广义相对论理论。“这方面人类的好奇心,也驱动技术的不断进步和迎接新挑战,在更短的波段,比如亚毫米波,不断提高成像的分辨率,去揭示更多的科学细节”。

他指出,EHT项目这次发现的重大意义还在于展示了一个数百亿公里范围人类还无法认知的时空区域,在这里面所有的物理理论都无法自洽的描述其物理状态,“人类认知的挑战如此具体和实在,相信一定有突破的那一天,这也是天文学重大发现将又一次带动物理学革命的鲜活实例”。

全世界200多位科学家合作完成的一项重大天文学成果——人类首张黑洞照片,北京时间4月10日晚在全球多地同步发布。事件视界望远镜(EHT)宣布,已成功获得超大黑洞的第一个直接视觉证据,该黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞,它距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。

人类首张黑洞照片的图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞,它距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。在EHT上海发布会上,中科院上海天文台台长沈志强研究员强调,“对M87中心黑洞的顺利成像绝不是EHT国际合作的终点站,我们期望也相信在不久的将来EHT会有更多令人兴奋的结果”。

他接受媒体采访时说,基础科学研究的国际合作是大势所趋,希望通过成功开展EHT国际合作,能提升中国在黑洞探测等方面的研究能力,并未来参与国际大项目合作有很好的借鉴作用。

EHT观测使用了甚长基线干涉测量(VLBI)技术,观测波段是1.3毫米。世界各地的射电望远镜同步观测,同时利用地球自转,形成一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,最终成功获得5500万光年外的超大黑洞照片。

沈志强介绍,参与EHT项目的中国科学家,不仅通过联合运行位于夏威夷的James Clerk Maxwell望远镜(JCMT)开展观测,还积极利用中日韩组成的东亚VLBI网,在整个EHT项目观测期间对M87黑洞进行非常密集的观测。因为波长越短,分辨本领越高,中科院上海天文台希望从1.3毫米迈向更短的波长,已在今年3月份开展新的1毫米VLBI技术测试,希望通过这样一个新技术,在更短波长上的探测,能够得到更多来自银河系中心(银心)黑洞、M87超大质量黑洞以及更多宇宙间黑洞的信息。

“这次的直接成像除了帮助我们直接确认了黑洞的存在,同时也通过模拟观测数据对爱因斯坦的广义相对论做出了验证。”中科院国家天文台研究员、恒星级黑洞爆发现象研究创新团组负责人苟利军指出,在EHT的工作过程和后来的数据分析过程中,科学家们发现,所观测到的黑洞阴影和广义相对论所预言的几乎完全一致,“令人不禁再次感叹爱因斯坦的伟大”。

他认为,人类首张黑洞照片的另外一个重要意义在于,科学家们可以通过黑洞阴影的尺寸限制中心黑洞的质量,这次就对M87中心的黑洞质量做出一个独立的测量。不过,受限于观测分辨率和灵敏度等因素,目前的黑洞细节分析还不完善。未来随着更多望远镜加入,“我们期望看到黑洞周围更多更丰富的细节,从而更深入地了解黑洞周围的气体运动、区分喷流的产生和集束机制,完善我们对于星系演化的认知与理解”。

中科院上海天文台研究员路如森说,经过近两年的数据处理和分析,首次全球合作的EHT观测数据获得M87星系中央黑洞的图像已经面世,为验证广义相对论提供了最直接的视觉证据。JCMT还将新安装一个345GHz的接收机用来进行下一轮EHT观测,这意味着未来将得到更清楚的VLBI图像,也是对目前结果的多重验证。“如果说黑洞的图像是EHT系统开出来的花朵,那就让这朵花开得更绚丽些吧”。

他表示,对M87黑洞的顺利成像将激发人们对于黑洞研究的更多兴趣和热情。目前,对2017年M87黑洞的观测数据仍在继续分析中,研究人员希望通过对辐射的偏振研究来获取黑洞周围的磁场性质,这对理解黑洞周围的物质吸积及喷流形成至关重要。同时,另一个最佳成像候选体——银心黑洞的质量更加确定,相信随着后续更多的观测台站加入EHT,以及数据质量(灵敏度)的提升,“我们完全有理由相信,在不久的将来EHT能够获得银心黑洞更加清晰的图像”。(完)

人类首次“看见”黑洞

即时 | 2019-04-11 07:31

4月10日,中国科学院上海天文台举行新闻发布会,发布人类史上首张黑洞照片。北京时间4月10日晚9时许,包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。新华社记者 方喆 摄


4月10日,中国科学院上海天文台台长沈志强主持新闻发布会,发布人类史上首张黑洞照片。北京时间4月10日晚9时许,包括中国在内,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。这一由200多名科研人员历时10余年、从四大洲8个观测点“捕获”的视觉证据,有望证实爱因斯坦广义相对论在极端条件下仍然成立。新华社记者 方喆 摄

人类成功获得首张黑洞照片 中国科学家参与研究

即时 | 2019-04-11 06:37

黑洞,一个充满想象力的名词,一类真实的天文实体。北京时间4月10日21时7分,世界上第一幅黑洞的照片终于在中国上海天文台306会议室揭开了面纱。

与上海一样,全球其他5个城市(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国台北、日本东京、美国华盛顿)也都在同一时间公布了这张令天文学家兴奋的照片,宣布已经成功获得了超大黑洞的第一个直接视觉证据。

《天体物理学杂志通信》也于4月10日以特刊的形式,通过6篇论文发表了有关黑洞图像的这一重大结果。该图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。这个黑洞距离地球太远了,有5500万光年,黑洞的质量为太阳的65亿倍!

“虚拟”望远镜的灵敏度和分辨本领前所未有

黑洞图像是由“事件视界望远镜(EHT)”项目组织实施获得的。它把地球上的8台射电望远镜组合起来,形成了一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,所达到的灵敏度和分辨本领都是前所未有的,为科学家们提供了研究宇宙中最极端天体的新手段。

“我们捕获到了黑洞的首张照片。”哈佛大学教授、EHT项目主任谢泼德·多尔曼说,“这是一项由200多位科研人员组成的团队完成的非凡的科研成果。”

黑洞是一种具有超强引力的宇宙天体。这种天体的存在以极端的方式影响着周围的环境,让时空弯曲,并将周围的气体吸进来。在此过程中,气体的引力能转化成热能,因此气体的温度变得很高,会发出强烈的辐射。

法国国家科学研究中心对这张照片的评述为:今天发表的这张图片清楚地显示了一个圆形和黑暗中心区域的环形结构:它是黑洞的阴影,突出了辉煌的背景,这个影子是重力偏离光的组合,充满了关于这些迷人物体性质的信息,并允许研究人员测量黑洞的巨大质量。

日本科学家在该项目上作出了贡献。阿尔玛望远镜在参加项目的望远镜中解像度最高,为提高“事件视界望远镜”整体分辨率作出了重要贡献。日本团队代表、国立天文台教授本间希树说:“我们采用了‘稀疏建模’的新方法对数据进行处理,因此在有限的数据中获得了高度可信度影像。4个独立的内部小组利用3种方法对数据合成影像,全部确认了黑洞阴影出现。”

照片证明了爱因斯坦广义相对论的正确

站在世界第一幅黑洞图像前,中科院上海天文台台长沈志强无比兴奋:“最重要的是证明了爱因斯坦广义相对论是对的。”爱因斯坦100年前的理论,一直受到某些人的质疑,现在全球8台射电望远镜合力观测,在拿到第一张黑洞图像的同时,也给爱因斯坦广义相对论做了有力的论证。

EHT项目是由美国麻省理工学院的科学家们联合全球其他研究机构的科研人员实施的。2016年,科学家们提出了实施项目的意向,2017年4月,设在全球多地的8台亚毫米射电望远镜开始了“拍照”工作。之后是大量的数据处理,对结果的可靠性也做了充分的比较分析。“到现在才有幸向全世界发布。”作为EHT国际合作成员的沈志强对照片的准确性与可信度充满自信。

这一次,天文学界玩起了“黑洞手法”

像黑洞的名字一样,这一次国际天文学界也玩起了“黑洞手法”:对玄奥的、深不可测的黑洞,采取提前一周左右就在全球极力宣扬要在10日公布世界第一张黑洞的照片,预热,炒作,辟谣,兼带着天文学家、物理学家们在没看到照片情况下的猜测性解说及科普,全球被深深地“裹胁”到了黑洞新闻中。在普罗大众眼里,一周来的科技界,仿佛只有黑洞一件事,其他科学都不存在。

一个比一个更形象的比喻也纷纷涌现。在黑洞图像新闻预热阶段,有专家接受媒体采访时称,获得黑洞的照片,相当于从地球上看清了月球上的一个橙子。中科院上海天文台研究员路如森在黑洞第一张图像公布后对记者说,橙子的比喻大致是对的。不过用他自己的比喻似乎更甚:这张黑洞图像所看清的部分,相当于从美国纽约看到巴黎咖啡馆里的客人正在读着的一张报纸上的文字!

在黑洞照片没有面世之前,很多人就有疑问:既然黑洞巨大的质量引力使得光都逃逸不掉,那么科学家是怎么把没光的东西拍出来的呢?路如森解释说,平时我们到医院去做核磁共振所看到的片子,也是通过测量人体局部图像的不同空间频率成份重构出来的。“黑洞照片的重构与此同理。”

中国科学家参与研究

中国科学家参与了黑洞图像的观测与研究工作。从10日发表在《天体物理学杂志通信》的论文作者署名看,中国大陆一共有16位科学家参与了这项研究工作,其中上海本地就有8位研究员参加,其他人员来自云南天文台、中科院高能物理所、南京大学、北京大学、中国科学技术大学、华中科技大学。此外,中国台北也有部分科学家参与了这项研究工作。

中国科学家长期关注高分辨率黑洞观测和黑洞物理的理论与数值模拟研究,在EHT国际合作形成之前就已开展了多方面具有国际显示度的相关工作。在此次EHT合作中,中国科学家在早期EHT国际合作的推动、EHT望远镜观测时间的申请、夏威夷JCMT望远镜的观测、后期的数据处理和结果理论分析等方面作出了中国贡献。

从今天起,黑洞不再是传说

即时 | 2019-04-11 06:37

有关黑洞性质的所有论辩、怀疑、争吵,一直都是名副其实的理论战,因为双方辩手都只能拿到间接证据。

这是科学史上最令人无语的一件事。在没有任何直接观测辅佐的情况下,关于黑洞的数学模型却完善到不可思议的地步。

“我们为啥要耗费人力财力去研究这个所有的证据都不过是计算出来的东西?”门外汉的问题问了30年。

答案:因为黑洞就在那里。

在我们所有人头顶,在几乎每个大星系的中央,黑洞无声无息地盘踞、吞噬、辐射。当天体物理学发展到一定程度,没有任何一个文明可以对黑洞视而不见。

绕不过,除非我们不想让科学向高阶迈进。

科学既不会忽略小到无法体验的粒子,比如中微子;也不会避开大到超过想象的物体,比如黑洞。

“煤库里找黑猫”没那么容易。不过现在,一张行星级观测网已经铺就。它温柔,比任何独立设备都更了解黑洞;它强大,能达到足够分辨率来区分光被拉入黑洞时的状况。拜其成全,从来都无法直接观察到的黑洞将“眼见为实”。

更重要的是,其中的物理现象还很可能阐明广义相对论和量子力学间的巨大矛盾——众所周知,这二位“不和”已久,皆因我们找不到一种既是宏观又是微观的东西。而黑洞,恰好兼具大尺度宏观物体形态和小尺度微观量子理论的特性。

天地间奇事多,莎翁这句话用来描述宇宙再好不过。当我们的探测技术越来越卓越,却依然不会觉得宇宙谜题正在消减,反而会发现它更多的无法理解之处。

而黑洞,是充满谜题的深渊。它作为“未知”的化身,某种程度上也试探了人性恐惧的底线。

相比猛兽虫蛇,“不确定性”有史以来都是人类最大的胆怯。但是,从敢于夜半走出栖身的山洞,到坐上火箭奔向30万公里外的月球,所谓进步,都是在挑战每一个“未知”环境中取得的。

人类不过是“生活在一颗普通恒星的行星上的高级猴子”,现在却敢于摆出地球口径的望远镜,窥探这个宇宙最大的秘密。

没法不激动。只是很遗憾,打这个比方的霍金已不在,世间还欠他一个诺贝尔奖。

中国科学家为人类首张黑洞照片问世做出积极贡献

即时 | 2019-04-11 06:36

中新网上海4月10日电 (记者 孙自法) 全世界200多位科学家通过事件视界望远镜(EHT)合作完成的人类首张黑洞照片10日在全球多地同步发布,这一天文学领域具有里程碑意义的重大科研成果中,也包含有中国科学家积极和重要的贡献。

记者从当晚在中国科学院上海天文台举行的EHT新闻发布会上获悉,中国科学家长期关注高分辨率黑洞观测和黑洞物理的理论与数值模拟研究,EHT国际合作形成之前就已开展多方面具有国际显示度的相关工作。在此次黑洞拍照的EHT项目合作中,中国科学家在早期EHT国际合作的推动、EHT望远镜观测时间的申请、夏威夷JCMT望远镜的观测、后期的数据处理和结果理论分析等方面做出了中国贡献。

此外,在2017年EHT全球联合观测的3月至5月期间,上海65米天马望远镜和新疆南山25米射电望远镜作为东亚VLBI网成员共同参与了密集的毫米波VLBI(甚长基线干涉测量)协同观测,为最终人类首张黑洞照片——室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞成像提供了总流量的限制。

中科院上海天文台介绍说,参与本次黑洞拍照的EHT大型国际合作项目的全球200多位科学家中,来自中国大陆的学者有16人,包括中科院上海天文台8人、云南天文台1人、高能物理研究所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。

“中国在这个项目中的参与是多方面的,我们与中国同事建立了广泛的合作伙伴关系,”EHT董事会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯(Anton Zensus)说,特别是中科院上海天文台科研人员使用VLBI方法进行观测,随后也实际进行了数据的成像重建,并帮助马普射电天文研究所使用JCMT射电望远镜进行了观测。同时,中国的同事参与了已获得数据的理论建模工作,希望未来会有更多的中国同事参与其中。

EHT科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克(Heino Falcke)表示,他20年前就与中国科学家合作研究黑洞,“我很高兴我们能一起庆祝此次进展。在天文学、射电天文学、太空天体物理等领域,中国在这个全球项目中做出了非常重要的贡献”。(完)

天文学家揭秘首张黑洞照片“诞生始末”

即时 | 2019-04-11 06:35

中新网南京4月10日电 (杨颜慈) 北京时间10日晚21时,全球同步发布人类历史上首张黑洞照片。当天,中国科学院紫金山天文台专家刘四明教授在接受采访时解读了人类史上首张黑洞照片的“来龙去脉”,讲述电影《星际穿越》中时空旅行的“现实故事”。

当天,全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,简称EHT)项目发布一项“开创性成果”,科学界普遍认为这是人类有史以来获得的第一张黑洞照片。

黑洞“露面”的一刻备受世界关注。这一“高光时刻”的背后不仅是200多名天文学家的“并肩作战”,更是自爱因斯坦提出预言以来,几代天文人的薪火接力。

早在1915年,爱因斯坦发表广义相对论,最先预言了黑洞的存在。100多年后的今天,人类第一次“亲眼目睹”黑洞真容。

刘四明称,简单的来说,黑洞是广义相对论预言存在的一种天体。黑洞的几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处,“奇点”在其周围形成一个强大的引力场,在一定范围之内,连光线都无法逃脱。黑洞的引力很大,它具有的超强引力使得光也无法摆脱其势力范围,这个势力范围称作黑洞的半径或称作“事件视界”。

刘四明表示,由于黑洞完全不发射和反射任何电磁波,仪器和肉眼都无法直接观测到。我们从未见过真正的黑洞,此前人们只能依靠计算试验得出图片模型。正是因为它的特殊和神秘,黑洞几乎成为了天体物理学中最引人注目的课题。

漫长的科学研究终于在两年前获得突破性进展。2017年12月7日,美国卡耐基科学研究所科学家发现了一个遥远的超大质量黑洞。

随后,“事件视界望远镜”项目启动。据刘四明介绍,由世界多个国家和地区的200多名科研人员组成的团队,利用分布在世界各地的射电望远镜组成了一台巨大的虚拟望远镜,其口径相当于地球直径。参与本次项目的,也包括中国科学院上海天文台在内的一些国内机构。

在此项目宣布前,用这一虚拟望远镜“拍摄”的重点对象是两个黑洞:一个是位于银河系中心的“人马座A*”,另一个位于代号为M87的超巨椭圆星系中心。

此次即将露面的黑洞学名是银河系中心超大质量黑洞人马座A*,其质量是太阳质量的400万倍,它的大小与水星轨道的大小相似,距离地球约26000光年。仅仅这张照片的“冲印”,就花了近两年时间。

“耗时漫长,一是因为全球八个不同地方望远镜提供的海量数据,分别位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极;另外一个方面是在数据处理的过程中,面临很多技术难点,所需处理的时间比较长。其中还有些缺失或模糊的部分,需要科学家们‘拼图’完成。”刘四明说。

科研人员表示,通过拍摄可以确认理论上“预测已久”黑洞在现实中是确实存在的。黑洞存在的直接证据,有可能为人类打开“时光旅行”的通道入口,但仍留下很多谜团亟待“解锁”,比如黑洞释放出的“喷流”的成因。

亦如物理学家斯蒂芬·霍金曾说,在黑洞的最中心,是平行宇宙的另外一个入口。通过黑洞,可以快速到达一个在地球上看起来非常遥远的地方,或者另外一个平行宇宙。(完)

从预言走到眼前 人类有史以来首张黑洞照片诞生的背后

即时 | 2019-04-11 06:31

这注定是一个值得记住的时刻。北京时间4月10日21时,人类有史以来捕获的首张黑洞照片公之于世,长久以来“活在传说中”的黑洞终于显露真容。

这是人类第一次真真切切地“看”到黑洞。这张来之不易的黑洞照片,揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。这一黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。这一图像的捕获意味着,百年之前的爱因斯坦广义相对论得到了首次试验验证。

在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿,全球六地以英语、西班牙语、汉语和日语四种语言同步召开全球新闻发布会,宣布事件视界望远镜(EHT)项目取得的这一重大成果。记者在位于上海南丹路的中国科学院上海天文台,和中国科学家们一同见证了这一激动人心的时刻。

“这是一项由全球200多位科研人员组成的团队完成的非凡的科研成果。”EHT项目负责人、哈佛大学教授谢泼德·多尔曼(Sheperd S. Doeleman)说,“我们已经取得了上一代人认为不可能做到的事情。技术的突破、世界上最好的射电天文台之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个关于黑洞和事件视界的全新窗口。”

神秘的黑洞背后有着太多秘密等待揭示,令一代代科学家为之着迷。首张黑洞照片透露了哪些信息?天文学家如何费尽周折为黑洞“拍照”,一步步“逼近”黑洞?这一图像的成功捕获意味着什么,将为全球科学研究带来怎样的突破?

黑洞,从预言走到眼前

黑洞是一种被极度压缩的宇宙天体,在一个很小的区域内包含着令人难以置信的质量。它具有超强引力,即便光也无法逃脱它的势力范围——这种天体的存在以极端的方式影响着周围的环境,让时空弯曲,并将周围的气体吸进来。在此过程中,气体的引力能转化成热能,气体的温度变得很高,会发出强烈的辐射。

1915年,阿尔伯特·爱因斯坦发表了广义相对论,以其天才的想象力预言了“黑洞”的存在。一年后,德国天文学家卡尔·史瓦西发表了第一个广义相对论方程的完全解,计算出了“史瓦西球体”的出现,这一版本的“黑洞”不带电荷,也不旋转。此后很长一段时间,科学家们尝试各种办法来验证“黑洞”是否真实存在。

在此次拍照前,科学家们通过各种间接证据来表明黑洞的存在:其一,恒星、气体的运动透露了黑洞的踪迹。黑洞的强引力会对周围的恒星、气体会产生影响,可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在;其二,黑洞会吸积其势力范围里的一切物质,通过它“吃东西”发出的光来判断黑洞的存在;其三,通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。

种种类似的证据,无不说明黑洞的真实存在。2015年,人类第一次听到了两个黑洞相互绕转合并所产生的引力波之声。但这些都还是间接的,科学家们迫切希望直接“看”到黑洞。这将给科学研究,包括理论解释带来巨大信心。

中国科学院上海天文台台长沈志强研究员告诉记者,“黑洞是一个特殊的天体,也是一种非常简单的天体,要描述它无非弄清楚三个指标:质量、电荷和自转。”天文学家们将宇宙中的黑洞根据质量分成三类:恒星级质量黑洞(几十倍至上百倍太阳质量)、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)。黑洞的势力范围,称作黑洞半径或事件视界(event horizon)。

广义相对论预言,由于黑洞的存在,人们将会看到中心区域存在一个由于黑洞视界而形成的阴影,周围环绕一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环。黑洞阴影则是人类能看到的最接近黑洞本身的图像。

“由于黑洞的尺寸正比于它的质量,黑洞质量越大,黑洞阴影越大。”沈志强说,此次拍照选择的主角——M87中心的黑洞质量巨大,又相对接近地球,是从地球上看过去角直径最大的黑洞之一,也因此成为黑洞成像的一个完美目标。

在天文学家捕获的首张黑洞照片中,黑洞仿佛沉浸在一片类似发光气体的明亮区域中。“我们预期黑洞会形成一个类似阴影的黑暗区域。这正是爱因斯坦广义相对论所预言的,可我们以前从未见过。”EHT科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克(Heino Falcke)解释,“这个暗影的形成,源于光线的引力弯曲和黑洞视界对光子的捕获。暗影揭示了黑洞这类迷人天体的很多本质,也使得我们能够测量M87中心黑洞的巨大质量。”

给黑洞拍照有多难

给黑洞拍照到底有多难?有人这样比方,“就像我们站在地球上去观看一枚放在月球表面的橙子。”

2012年就已参与黑洞观测的中国科学院上海天文台研究员路如森说,这个比方一点不夸张。给黑洞拍照有几大难点:首先是选择合适的拍照对象,然后要共同合作组成一个超级大望远镜,还必须在合适的观测波段——毫米波。“观看电视节目必须选对频道,对黑洞成像而言,在合适的波段进行观测至关重要。”他告诉记者,这对设备精度和灵敏度的要求极高,同时需要“天时地利”的配合。去年4月间的全球观测恰逢历史上最好的天气,取得的数据非常理想。

用什么样的“相机”才能实现给黑洞拍照的宏大计划?这一次的阵容堪称“地球级别”。全球科学界将分布在世界各地的8个射电望远镜(阵)“组合”起来,形成一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,所达到的灵敏度和分辨本领都是前所未有的。可以说,正是全球科学界同步的努力,让人类拍摄到有史以来首张黑洞照片。

路如森告诉记者,创建EHT是一项艰巨的挑战,需要升级和连接部署8个现有的射电望远镜来组成全球网络,这些望远镜分布在各具挑战性的高海拔地区——包括夏威夷和墨西哥的火山、亚利桑那州的山脉、西班牙的内华达山脉、智利的阿塔卡马沙漠以及南极点。科学家们在这些观测台站昼夜不停地记录、分析,2017年4月的EHT观测中每个台站的数据率达到惊人的32Gbit/s,8个台站在5天观测期间共记录约3500TB数据。如果是这么多电影的话,至少要几百年才能看完。

这一次给黑洞拍照到底有多精确?达到的分辨率约20微角秒。“相当于在巴黎的一家路边咖啡馆,可以读到纽约的报纸。”路如森打了这样一个比方。

虽然这些射电望远镜没有实际连接,但借助氢原子钟精确计时,各台望远镜实现了数据记录的同步。这些数据被存储在高性能的充氦硬盘上,随后被空运至马普射电所和麻省理工学院海斯塔克天文台,在那里,被称作相关处理机的高度专业化超级计算机对各个台站数据进行处理。最后,借助合作开发的新型计算工具,这些数据被精心处理并用来生成图像。

沈志强介绍,此次黑洞成像采用的是1967年出现的甚长基线干涉测量(VLBI)技术,观测波长是1.3毫米,并且将有望扩展到更短的0.8毫米。值得一提的是,VLBI技术也成功应用于我国嫦娥探月工程的探测器的测定位。

全球科学界合作的典范

记者了解到,参与此次事件视界望远镜大型国际合作项目的科研人员达200名之多,其中,来自中国大陆的学者有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。

“在捕获首张黑洞图像的过程中,中国科学家做出了极具国际显示度的工作。”沈志强自豪地说。他告诉记者,我国科学家长期关注高分辨率黑洞观测和黑洞物理的理论与数值模拟研究,在EHT国际合作形成之前就已开展了多方面工作。在此次EHT合作中,我国科学家在早期EHT国际合作的推动、EHT望远镜观测时间的申请、夏威夷JCMT望远镜的观测、后期的数据处理和结果理论分析等方面作出了中国贡献。此外,在2017年EHT全球联合观测的2017年3—5月期间,上海65米天马望远镜和新疆南山25米射电望远镜作为东亚VLBI网成员共同参与了密集的毫米波VLBI协同观测,为最终的M87黑洞成像提供了总流量的限制。

“我很早就与中国科学家合作研究黑洞,那是20年前,如今他们已是中国受人尊敬的科学家。我很高兴能和他们一起庆祝此次进展。在天文学、射电天文学、太空天体物理等领域,中国在这个全球项目中作出了非常重要的贡献。”海诺·法尔克说。

毫无疑问,这一次“看见”黑洞的突破性工作是全球科学界合作的典范,离不开数十年观测、技术和理论工作的坚持和积累,更离不开来自世界各地的研究人员的密切合作。作为多年国际合作的结果,EHT为科学家们提供了研究宇宙中最极端天体的新手段。

参与此次观测的望远镜包括 ALMA、APEX、IRAM30米望远镜、James Clerk Maxwell望远镜、大毫米波望远镜(LMT)、亚毫米波阵(SMA)、亚毫米波望远镜(SMT)和南极望远镜(SPT)。马普射电所和麻省理工学院海斯塔克天文台的专用超级计算机负责了对原始观测数据的互相关工作。据介绍,随着IRAM NOEMA天文台、格陵兰望远镜和基特峰望远镜的加入,未来EHT的灵敏度将显著提高。

黑洞就在宇宙中,等着人们去探究。黑洞会影响我们的生活吗?黑洞和它所在的星系之间究竟有什么关系?“对M87中心黑洞的顺利成像绝不是EHT国际合作的终点,我们期望也相信,在不久的将来会有更多令人兴奋的结果。”沈志强对此充满信心。

特稿:人类首张黑洞照片的三大看点

即时 | 2019-04-10 22:58

新华社北京4月10日电 特稿:人类首张黑洞照片的三大看点

新华社记者

人类获得的首张黑洞照片10日面世。这一重大科学成果由全球多国科研人员历经数年合作完成。那么,这张照片在科学上有多重要?拍到黑洞照片有多难?中国又发挥了什么作用?

“具有历史性意义”

两百多年前,就有科研人员设想宇宙中存在一种质量巨大、引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦在一百多年前提出的广义相对论,可用于计算出这种天体的若干性质。但黑洞作为一个科学术语,直到20世纪60年代才由美国天体物理学家约翰·惠勒提出。

几十年来,黑洞引发人们无数遐想,但没有人知道它的真正模样。正因为这个,第一张黑洞照片才备受期待,被誉为“非凡的科研成果”,是天文学上的“重要里程碑”,“具有历史性意义”。

给黑洞拍照的“事件视界望远镜”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉新华社记者,黑洞涉及人类对宇宙的根本了解,“我们的宇宙中有两大理论,爱因斯坦的相对论描述了宏观,量子力学描述了微观,但是在黑洞的边缘,相对论与量子力学无法协调,在那里可能会发现新的东西”。

美国亚利桑那大学天文学副教授丹尼尔·马罗内认为,黑洞之所以重要,是因为它在长时间尺度上会影响宇宙演化。但人们并没有完全了解黑洞如何吞噬物质,然后又将其中一部分以接近光速向外喷射,影响其所在星系。黑洞照片不仅将为广义相对论提供新信息,也有助于了解黑洞喷流的形成过程。

1919年,人们在非洲和南美出现日食时观测到光线的弯曲,从而验证了广义相对论相关预言的正确性。百年后发布的黑洞照片,又一次支持广义相对论。不由让人想起被多次重复的那句话:爱因斯坦又对了。

“上一代人不可能做到的事”

由于光线无法逃出黑洞,科研人员要拍的实际上是黑洞产生的“阴影”以及周围的吸积盘等,从而描绘出黑洞的轮廓。此次拍照的一个目标是代号为M87的超巨椭圆星系中心黑洞,它的质量是太阳的65亿倍,但离我们实在太远,达到5500万光年。

要拍摄这么远的对象,科学家模拟出口径像地球一样大的望远镜,这就是“事件视界望远镜”,它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜。从智利阿塔卡马沙漠到南极冰原,从西班牙的高山到夏威夷的海岛,8个射电望远镜通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来,成功拍到人类历史上第一张黑洞照片。

谈及给黑洞拍照的难度,项目协作委员会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯打比方说:“如果地球是平的,那使用这一技术可以从波恩看清纽约街头报纸上的字。”

经大约两年的数据处理及理论分析,照片才成功“冲洗”出来。照片展示了一个中心黑色的明亮环状结构,有点像甜甜圈,也与此前科幻电影《星际穿越》科学顾问根据相对论等模拟的黑洞图片相似。“事件视界望远镜”项目专家认为,与理论预测一致,这也证明拍到的就是黑洞。

“我们已经完成了上一代人认为不可能做到的事情,”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼总结说,“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个了解黑洞的全新窗口。”

此外,此次合作汇集了全球超过200名研究人员的共同努力,项目协调并非易事。项目科学委员会主席法尔克说:“不同文化、不同机构、不同国家和大洲(的科研人员)走到一起合作并不容易,但如果有共同愿景的驱动,有首次看到黑洞的共同梦想,合作就变得可能。”

“期待中国成为重要一员”

在“事件视界望远镜”项目中,中国科学院天文大科学研究中心(国家天文台、紫金山天文台和上海天文台)参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测,多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。

不过,中国天文学界清醒地认识到目前的“参与者”角色。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出,这次“算是重在参与”,但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用,做出了良好的示范”。

毫无疑问,“在中国科学界参与的三十米望远镜(TMT)等其他重大国际项目中,那些可预期和不可预期的重大发现将更加激动人心,”薛随建在接受新华社记者采访时说。

太空可能是中国未来能发挥更多作用的地方。法尔克说,今后要拍摄更好的黑洞照片,就需要比地球还大的望远镜,这就需要走向太空,“中国在射电干涉测量技术和太空探索方面的能力正快速增长,我期待未来中国能成为这个领域的重要一员”。

回顾与国际同行共同拍出人类首张黑洞照片的经历,中国科学院上海天文台研究员路如森说:“作为长期深度参与‘事件视界望远镜’国际合作的中国研究人员,我觉得这张黑洞照片是科学共同体的努力结果。科学对人类发展至关重要,人类的科学共同体也是人类命运共同体的重要组成部分。”(执笔记者:黄堃;参与记者:刘芳、张毅荣、周舟、郭爽、王琳琳)

首张黑洞照片公布!你看你看,黑洞的脸!

即时 | 2019-04-10 21:10

天文学家捕获首张黑洞照片!“事件视界望远镜”项目10日在全球多地同时召开新闻发布会,发布他们第一次拍到的黑洞照片。

据介绍,此次发布的黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系 M87中心的黑洞,其距离地球 5500万光年,质量为太阳的 65 亿倍。该图像的许多特征与爱因斯坦广义相对论的预言完全相一致,在强引力极端环境下进一步验证了广义相对论。通过研究这个图像,人类将揭示出黑洞这类天体更多本质。

事件视界望远镜项目合作由13个合作机构组成,中国科学院天文大科学中心(CAMS) 是其中之一。CAMS由中国科学院国家天文台、紫金山天文台和上海天文台共同建立,其中上海天文台牵头组织协调国内学者参与了此次合作。

【中国那些事儿】为揭开黑洞神秘面纱 中国科学家做了这些贡献

即时 | 2019-04-10 20:51

中国日报网4月10日电 北京时间今晚21时,一场全球新闻发布会将在中国上海和台北、美国华盛顿、日本东京、比利时布鲁塞尔和智利圣地亚哥同时召开。发布会上,有一张全球200多位科学家们用八个望远镜(阵)合力拍摄、并“冲洗”了两年的神秘照片将与公众见面。

这张照片将是人类有史以来获得的第一张黑洞照片。

科学家要如何“抓拍”到黑洞?

黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,具有非常强的引力,在它周围的一定区域内,连光也无法逃逸出去,这个边界称为“事件视界”。那么,科学家们要如何拍到连光都会吞噬掉的“黑洞”呢?

香港大学太空研究实验室执行主任、曾获得过高能天体物理学最高奖之一“布鲁诺·罗西奖”(Bruno Rossi Prize)的苏萌教授在接受本网专访时是这样解读黑洞的“黑”的。

他说,一方面,你可以说黑洞本身是很黑的,完全看不见,但是周围的物质在进入黑洞里面的一瞬间是非常亮的,也就是变成黑洞的那一瞬间其实是最亮的,所以我们现在要拍的是周围物质掉进去那一瞬间的照片。我们现在估计银河系里面有几亿个、几十亿个甚至更多的黑洞,但是真正被观测看到的,大概也就几十个。

新华社报道称,全球科学家们实际上尝试观测的就是黑洞的“事件视界”。 2017年的4月5日到14日之间,来自全球30多个研究所的科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划,利用分布于全球不同地区的八个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络,让人类第一次看到黑洞的视界面。这个虚拟的望远镜网络被称为“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope, EHT),其有效口径尺寸将达到地球直径大小。

照片为什么“冲洗”了两年

自2017年4月 EHT启动拍照,至今已经约有两年的时间了。为什么“黑洞”这张照片用了这么久才“冲洗”出来?

苏萌教授称,给“黑洞”拍照不像是手机拍照那样,立刻就能呈现出来,它是大量的海量数据,还有很多个步骤。然后一步一步地把这个数据从巨大的一个体量最后变成了照片,让有用的信息一直保持下去,而把没有用的信息剔除掉。还要把大家做的信息统筹起来,所以是这样一个过程,其实两年时间并不算长。

这张神秘照片的意义何在?

黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。100年来,黑洞理论的研究一直是理论物理中的前沿课题。

苏萌教授指出,对于黑洞,科学家们一直没能在天体物理真实世界里给出一个确切的观测。人们只能说看到这样或那样的信号,如果这些信号不是黑洞的话很难(用其他理论)去解释;但这毕竟还是一个间接的概念。看到直接证据才算看到了黑洞。此次发布的这项成果,应该就是对物质掉进黑洞的那个阶段的观测。就是完成了一个成像的过程,我认为可以把这个称为直接的观测,所以它对以后对黑洞本身的研究、对黑洞天体物理学的发展,以及对世界和宇宙的观测都具有更深刻的价值。

中国科学家做出了重要贡献

香港《南华早报》报道称,目前尚不清楚参与此次EHT项目的200多名研究人员中有多少来自中国,但中国的天文学家为EHT项目做出了重要贡献是不争事实。北京大学物理学院天文系主任吴学兵教授说,他所在的天文系就参与了此次项目。

报道进一步指出,中国科学家在资金支持,计算机建模和数据分析方面都做出了贡献。 EHT阵列的观测只持续了几个小时,但研究人员花了将近一年的时间才将碎片图像合并成一张完整可信的图片。

“处理的数据量非常大。对于任何一个国家来说,这都是一项不可能单独完成的任务,需要全球合作才能完成。“吴教授说。

苏萌教授称,天文学本身就是一个特别重视国际合作的学科,它的许多成果都是不同文化背景下的众多国家、团队、高校为了一个科学目标而一起长时间努力而获得的。比如,一些天文学的项目,往往几百人是一个很正常的规模。所以在EHT这个项目里面,也是很多国家高校的研究机构团队参与进去,包括中国的科研机构和科学家,比如中国科学院上海天文台便参与了此次国际合作。

苏萌教授进一步指出,现在,在全球重大的天文学发现中,已经有越来越多中国团队的身影,中国科学家参与到大型的国际合作中,并做出了相应的贡献。例如,中国在射电干涉方向已经积累了相当多的人才。尤其是在正在推进的国际大科学工程——平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)计划中,中国的贡献率大幅提升。在很多方面中国技术起了核心的作用。SKA是当前国际射电天文界的最重要的大型望远镜项目,是人类有史以来建造的最庞大的天文设备,将开辟人类认识宇宙的又一新纪元。

这些年,中国科学家还为“揭黑”做了这些事儿

2019年1月,中国科学技术大学天文学系教授王挺贵和刘桂琳课题组在国际顶级科学期刊《自然》子期刊《自然-天文学》发表研究成果,他们利用光谱吸收线光变,首次得到了超大质量黑洞所驱动高速气体的物理性质分布,证明高速外流气体有足够的能量影响星系演化。

超大质量黑洞产生的强大辐射可以将其周围气体电离,并吹向星际空间形成高速外流,对其所在星系造成影响。但受目前观测能力限制,人们对外流高速气体的物理性质及其对星系演化的具体影响了解甚少。

中国科学技术大学天文学系教授王挺贵小组与中国极地研究中心、安徽师范大学的学者合作,在距离地球几千万光年外的NGC 3319星系中心发现了疑似“中等大小”的黑洞。2018年12月,国际天体物理领域权威学术杂志《天体物理期刊》刊登了该发现。

目前人类已知的黑洞可分为两大类,一类质量在几倍到几十倍太阳质量之间,另一类质量在几百万到几十亿倍太阳质量之间。两类黑洞的质量大小极为悬殊,但科学界一直没找到质量介于其间的“中等大小”黑洞,这也是天体物理研究中的一个谜团。

“中等大小”黑洞被认为可能是超大质量黑洞的“种子”,学者们的这次研究与发现,对于理解超大质量黑洞的形成与增长之谜有重要启示。

2015年1月,英国《自然》杂志公布一项最新研究成果,以中国天文学家为主的科研团队发现了一颗430万亿倍太阳光度、中心黑洞质量约为120亿个太阳质量的超亮类星体。据悉,这是人类目前已观测到的遥远宇宙中发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体。

科研团队负责人、北京大学物理学院天文学系教授吴学兵介绍,根据已观测到的光谱数据,这颗新发现的类星体,光度是太阳光度的430万亿倍,距离地球128亿光年,比目前已知距离地球最远130亿光年的类星体还亮7倍,其中心黑洞质量约为120亿个太阳质量,是目前已知的遥远宇宙中星体中光度最高、黑洞质量最大的类星体。

这颗超亮类星体是中国天文学家于2013年底利用云南丽江2.4米口径的望远镜首先发现,随后又联合国外天文学家,利用美国、智利的多台大口径望远镜进行后续观测并最终得到确认的。

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