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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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     

《星际穿越》: 一部精彩的太空史诗

2019年4月10日,一张仅有十个像素大小的照片吸引了全世界的目光,这是人类历史上第一次拍摄到的黑洞照片,它不仅直接帮助我们确认了黑洞的存在,而且也再一次验证了爱因斯坦相对论的正确性. 在这张照片问世之前,各式各样的黑洞图片充斥在我们的生活中,实际上,它们是人们对黑洞的遐想与艺术加工.而电影《星际穿越》中的黑洞,除了必要的影视艺术加工外,最大程度上模拟还原了真实的黑洞.导演诺兰特别邀请了物理学家基普·索恩担任科学顾问.作为黑洞和广义相对论领域最杰出的物理学家之一,基普·索恩曾在2017年获得诺贝尔物理学奖.     

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。     

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。     

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     

全球合作推动人类知识进步

<正>全球科研人员合作的"事件视界望远镜"项目2019年4月10日发布了人类获得的首张黑洞照片。长久以来,黑洞只不过是广义相对论的预言、爱因斯坦的方程、模拟电脑图像、引力波等项目的间接证据,或者科幻小说的想象。然而,当全球科学界将分布在世界各地的8个射电望远镜(阵)组成"地球级别"的虚拟望远镜阵列,同一时刻、同一方向,对准同一片遥远星空,就连黑洞——这些深藏于宇宙各处的引力     

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。     

阅读·评论

<正>2015年9月14日,人类首次探测到了来自双黑洞合并的引力波信号。201 9年4月10日,我们第一次看见了黑洞的模样。整个物理学界为之沸腾。一个多世纪以前,爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在。从那时起,黑洞的奇异和谜一般的特性便激起了科学家和大众的好奇心。《黑洞之书》将带领读者展开一场探索黑洞奥秘的神奇之旅,令人眼界大开。从史瓦西     

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     

黑洞理论的新进展

黑洞是一个超密天体,当大质量恒星耗尽其全部热核燃料后,便坍缩成黑洞.天文学家还认为,类星体的中心存在着几十亿个太阳质量的巨大黑洞,类星体是位于可观测宇宙的边界上的极亮天体.在星系(如我们银河系)的中心也同样存在着黑洞.理论物理工作者曾计算得:一个黑洞的特性可由质量、电荷和自     

吞噬万物的怪圈──黑洞

天文学将黑洞定义为宇宙中具有超高密度的区域，其引力场极强以致包括光在内的任何物质一旦被吸入怪圈都无法从中逃逸。近期美国天文学家宣称，借助夏威夷岛上采用等离子光学干扰测量法新技术组装的“凯克”天文望远镜和“哈勃”太空望远镜以及计算机系统综合分析，他们首次发现宇宙中确实存在黑洞并且根据空间卫星拍摄的X光图像照片大致测定了黑洞边界。这一多年潜心研究成果有助于进一步揭开神秘黑洞面纱。科学家证实宇宙中的黑洞是吞灭万物的怪兽。因为任何靠近它们的物体，诸如恒星、宇宙尘埃，乃至高温星体气体统统被吸入黑洞而且一去…     

暗物质越多 黑洞越大

<正>黑洞坐落在每个大质量星系的中心。科学家现在相信,星系的这颗黑暗心脏是由它周围的暗物质云塑造的。科学家通过观测椭圆星系,来调查黑洞与暗物质云之间关系。椭圆星系是在较小的星系合并成一个橄榄球形状的星系时形成的,它们的暗物质也合并在一起。目前尚不清楚暗物质怎样控制黑洞生长,但新     

一个星团,两个黑洞？

<正>宇宙中谁最"自私"?也许非黑洞莫属,它似乎永远不知道怎样与他人共存共生。不过,如今发现的两个黑洞却对此说"不"!黑洞是不台群的:它们不但从环绕的恒星那里吞噬气体,而且根据理论,它们还会将另外一个相对弱小的黑洞"赶"出自己的家园。然而令人意想不到的是,如今天文学家却在一个星团中,发现了两个独立的黑洞!非典型星团所有银河系中的星团都是很久以前形成的,短命的大型恒星死亡而变成了黑洞。这些黑洞的质量比星团内任何一颗仍然发光的恒星都要大,因此会下沉到星团的中心处。在那里,较为强大的黑洞会利用其巨大的引力将其他黑洞一一驱逐到偌大的星系空间,以保证在一个星团中只有一个黑洞系统。因此,人们长期以来的共识是,一个典型的球     

事件视界望远镜对近邻星系M87中心超大质量黑洞的成像观测

<正>2019年4月10日21时,天文学家公布了人类首次拍摄到的近邻椭圆星系M87中心黑洞在1.3 mm波段的成像观测结果,看到黑洞视界的阴影,直接证明了黑洞的存在.黑洞是广义相对论关于时空和引力理论的伟大理论预言.直接证明黑洞的存在,不仅可以检验广义相对论的正确性,而且可以研究黑洞强引力场中的物理过程,解释相应的天文现象.黑洞与其他天体最本质的区别是它存在事件视界.事件视界是黑洞周围弯曲时空中的一个单向的、与外部观     

科技传真

NASA的太空望远镜专家在5月12日举行的发布会上公布了整修后的“哈勃”望远镜传回的首批图像中的4幅有关黑洞和星系的照片。这些照片表明,“哈勃”上的两台新设备——近红外照相机和多目标分光仪、太空望远镜图像摄谱仪工作情况良好,清晰度完全达