第一张黑洞照片背后的隐秘

正科学家提出了一项新技术,有了它,我们就能够看到黑洞照片中掩藏着的无数秘密了。一年前,一个由射电天文学家组成的研究团队震撼了全世界。他们拍摄了第一张黑洞照片。照片上的黑洞就像托尔金小说《指环王》中的经典元素"索伦之眼"一样潜伏在遥远星系的中心。现在,我们发现这张照片背后的隐秘要比之前想象的更多。     

看见黑洞:“人类公布首张黑洞照片”事件解读

<正>北京时间2019年4月10日21时,全球六个城市(美国华盛顿、比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海、中国台北和日本东京)同时召开新闻发布会,公布了人类拍到的第一张黑洞照片.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.该黑洞距离地球5500万光年(1光年=9.4607×1015 m),质量为太阳的65亿倍.该照片不只是在天体物理学术界,甚至在整个社会上也引起了很大轰动.本文将介绍这张黑洞照片的来龙去脉.     

射电天文学是怎么揭开宇宙奥秘的？

正如果请天文学家挑选出天文学史上最令人激动的一张照片,那么他们中的很多人都会选择你常常能见到的那个橙色环。乍看之下,这张照片似乎也没什么了不起——无非就是一个底部微微隆起的模糊发光的甜甜圈,2021年3月的时候还加上了一些曲线细节——但实际上,这个不起眼的圆圈是人类第一次窥见黑洞,它的颜色并不是黑洞的真实颜色,而是反映了黑洞本身及其周围的射电辐射强度。     

首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世

1905年和1916年爱因斯坦分别提出了狭义相对论和广义相对论,这不仅改变了人类对宇宙的认识而且还深深地影响了我们的日常生活,其中广义相对论一个著名的预言就是黑洞。目前,天文学家发现几乎每个星系中心都存在一个百万到百亿个太阳质量的巨型黑洞,而且每个星系中可能还存在上亿个恒星级黑洞。中等质量黑洞是否存在目前还不确定。黑洞存在的间接证据已经有很多,但人类更渴望直接看到黑洞的面目。黑洞虽然本身并不发光,但可以将吸积物质的引力能通过吸积盘变成辐射,从而被我们看到。北京时间2019年4月10日21时,事件视界望远镜项目在比利时布鲁塞尔、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大城市同步举行新闻发布会,公布人类获得的首张黑洞照片。这张照片摄自梅西耶87(M87)星系中心的黑洞,重约60亿太阳质量,距离地球5 600万光年,由全世界横跨几大洲近10台毫米波望远镜(或阵列)进行联网观测,项目团队包括来自中国科学院上海天文台等单位的10余名中国成员。可以说"人类首张黑洞照片"是继2016年发现引力波之后人们寻找到的爱因斯坦广义相对论最后一块缺失的拼图。本文还对未来中国在黑洞研究方面的重大项目做了简单介绍和展望。     

本期内容简介

<正>北京时间201 9年4月10日21时,事件视界望远镜项目团队在包括上海在内的全球六大城市同步举行了新闻发布会,公布人类获得的首张黑洞照片。本期特约专稿通过介绍这张照片诞生,让我们了解了黑洞的前生今世。光是生物尤其是植物所面临的最重要的环境因子之一,影响生物许多生长发育和生理过程。研究光与生物相互作用的"光生物学"(photobiology)涉及生物     

重新审视那个著名的黑洞

<正>天文学家反复研究M87星系中的那个超大质量黑洞后证实,它仍旧符合爱因斯坦理论的预测。你好,黑暗,我们的老朋友,又来看你了。M87是一个距地球5500万光年的巨大星系,它的中心是一团直径380亿千米、质量相当于65亿个太阳的黑暗——那是通往无尽的暗门,还有一个大家耳熟能详的名字,“黑洞”。2017年,负责操作事件视界望远镜（实质是一张分布遍及全球的射电望远镜网络）的天文学家团队得到了M87星系中心黑洞的照片,这也是人类有史以来得到的第一张黑洞照片。     

黑洞信息佯谬：落入黑洞的信息丢失了吗？

黑洞信息佯谬自提出至今已困扰理论物理学家近50年。揭秘黑洞信息佯谬是研究量子引力理论的一个重要途径。最近,物理学家在半经典引力理论下给出了黑洞蒸发过程的佩奇曲线,这表明在黑洞蒸发过程中确实释放了信息,从而证实无任何的信息丢失,这也宣告着黑洞信息问题的解决。文章以时间顺序来介绍黑洞信息佯谬研究的历史和现状。     

封面说明

<正>"天空中最重的天体是看不见的",早在爱因斯坦提出广义相对论以前法国的数学家和物理学家拉普拉斯曾经这样说过.1916年德国的施瓦西(K.Schwarzschild)得到了第一个爱因斯坦引力场方程的精确解.它描述了一种特殊天体——黑洞.物质可以通过黑洞的边界(一个单向膜)掉入黑洞,而黑洞内的物质无法穿过这个单向膜跑到黑洞外.直到1967年"黑洞"这一术语才由美国的物理学家惠勒(J.Wheeler)提出,现在被广泛使用,它是广义相对论最惊奇的预言.一个大于3倍     

史上首张黑洞照片的科学与技术

<正>黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的产物,也是宇宙中最神秘的天体.2019年4月10日,事件视界望远镜(Event HorizonTelescope,EHT)国际合作团队公布了利用全球的8个毫米波望远镜组成的干涉阵以约20微角秒的分辨率拍摄的首张黑洞照片,直接测量了射电星系M87中心黑洞的阴影和黑洞周围光环的大小,得到了M87中心黑洞的质量     

宇宙中最黑暗的秘密

宇宙中最黑暗的地方是哪里?我们几乎可以脱口而出:黑洞!黑洞也是宇宙中最神秘的天体,它因难以探测而一度被人认为是仅仅存在于科幻小说中的天体.然而,越来越多的科学探索证实了黑洞的确存在于茫茫宇宙中.2020年,诺贝尔物理学奖首次颁发给了研究黑洞的科学家,他们分别是数学家罗杰·彭罗斯、德国天体物理学家赖因哈德·根策尔和美国天...     

太空突破:人类捕获首张黑洞照片

<正>天文学家捕获首张黑洞照片,开启了人类对宇宙中最神秘天体的一场认知革命。照片显示了一个由尘埃和气体构成的光环,勾勒出了一个巨大黑洞的轮廓,这个黑洞位于距离地球5 500万光年外的大质量星系M87中心。什么是黑洞?100多年前,爱因斯坦提出广义相对论,把引力视为由物质和能量造成的时空弯曲,最早预言了黑洞的存在。     

霍金:宇宙奥秘的探索者

正2018年3月14日,著名的物理学家斯蒂芬·威廉·霍金,永远地离开了我们。他被誉为"继爱因斯坦之后世界上最著名的科学家和最杰出的物理学家",不仅提出了黑洞蒸发理论、量子宇宙论,还于20世纪70年代与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,从而获得了1988年的沃尔夫物理奖。勤学好问,兴趣广泛1942年1月8日,霍金出生于英国牛津市的一个知识分子家庭,这一天正好是伽利略逝世300周年。霍金的父母均     

霍金这一次要把骰子掷向何方?

2004年7月21日对于众多的黑洞物理学家来说是一个重要的日子。在爱尔兰都柏林举行的第17届国际广义相对论和引力大会上,坐在轮椅上的霍金,用他著名的、带有金属混响的人工合成声音庄严地宣称:“我想报告的是我已经解决了理论物理中的一个主要问题。”霍金用这句话做开场白,侃侃而谈,详尽地讲述了他关于黑洞     

前沿

正黑洞吸积流风存在的直接观测证据被发现中国科学家发现了黑洞吸积流中存在风的直接观测证据。宇宙中几乎所有星系中心都存在一个超大质量黑洞,黑洞周围的气体在黑洞引力的作用下朝黑洞下落,形成黑洞吸积盘。吸积盘会发出强烈的辐射和物质外流,人类首张黑洞照片中拍到的辐射就是源于吸积盘。黑洞吸积是研究活动星系核、伽马射线暴等重要高能天体物理现象的理论基础。     

黑洞究竟有多黑

发现黑洞。美国宇航局利用“钱德拉”X射线望远镜在1999年探测到一颗超新星周围物质喷出的大量X射线，科学家据此认为，这颗超新星中央存在黑洞。该望远镜拍摄的另一张照片，显示了一个遥远类星体喷射出的X射线流达20万光年之远，其喷射出的能量可能相当于10万亿个太阳释放能量的总和。     

向地球祝贺新年

30年前,1972年12月,新年到来之前,阿波罗17号登月飞船归来途中拍下了这张传遍世界的精美地球照片。你也许是第一次,或者不止一次地看到过这张地球照片,但是你可能未去仔细思考过这张照片的含意和特点。首先这是一张接近满地的照片,展示了被阳光照亮的地球向阳面的全部,就好比从地球上看满月的情景。第二,照片显示出非洲大陆的全貌以及右上方的亚洲一角。第三,白色的云块飘浮在海陆上空,以各种曲线表现出大气的运动,气流的走向,给人以动态的美。在     

大空之眼

2009年7月23日，美国宇航局发布了由斯皮策太空望远镜拍摄的一幅“太空之眼”照片。“斯皮策”这次将自己的眼睛望向5000万光年之外的深空，尤其是瞄准了NGC1097星系中心的“眼睛”。实际上，这是一幅经过色彩加工的红外图像，照片上的“宇宙窥视者”其实是一个被恒星‘产房”环绕的超大质量黑洞。这个‘产房”中充满“恒星婴儿”，形成这些恒星胚胎的材料是由黑洞吸引过来的。图中“眼睛”周围的红色条幅，显示的是那些尘埃被恒星形成过程加热的区域。     

照片影调的尝试

一张平凡的照片经过影调加工,会使之沾染上艺术的气息.在这里笔者抛砖引玉,希望带给您一点启示,更多的效果还有待大家的多种尝试.     

霍金提出新的黑洞理论

牛津大学著名物理学家史蒂芬·霍金2004年7月21日当众认输,推翻他1975年赖以成名的黑洞理论,承认黑洞并非可怕的物质“终结者”,由崩溃的星球形成的黑洞其实不会吞噬和消灭一切物质,而会保留被吞噬物体的细微痕迹,最后以残破的形式“吐”出来。霍金逢“赌”必输1997年,霍金同美国物理学家约翰·普雷斯基尔打赌时坚持自己的“黑洞悖论”,黑洞会摧毁它们吞噬的一切信息,后者则认为黑洞不可能使其内部物质的信息丧失,赌注则是一本《棒球百科全书》。霍金于2004年7月21日当众表示输掉了这场科学史上著名的赌赛,并送给普雷斯基尔一套棒球百科全书…     

飞船观察土卫二喷泉

在下面这张最近才发布、由美国“卡西尼号”飞船拍摄的照片中,在土卫二恩克拉多斯那光滑、照亮的边缘,可看见其南极的多个间歇唢泉。2009年11月,“卡西尼号”在又一次飞越土星系统期间拍下了多张照片,这是其中的一张。