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黑洞“无限子环”:神秘环状结构保存宇宙珍贵信息黑洞宇宙

发布时间:2020-04-07 11:00:15
新浪科技讯北京时间4月7日消息,据美国太空网站报道,科学家拍摄的黑洞图像比之前预想的更强大,更具启示性,2019年4月,黑洞视界望远镜项目(EHT)首次公布了黑洞图像,这些具有里程碑意义的照片为科学家打开探索宇宙的一扇大门,让他们能以前所未
黑洞“无限子环”:神秘环状结构保存宇宙珍贵信息黑洞宇宙黑洞视界望远镜拍摄到超大质量黑洞图像,该黑洞的阴影位于M87星系中心区域。

  新浪科技讯 北京时间4月7日消息,据美国太空网站报道,科学家拍摄的黑洞图像比之前预想的更强大,更具启示性,2019年4月,黑洞视界望远镜项目(EHT)首次公布了黑洞图像,这些具有里程碑意义的照片为科学家打开探索宇宙的一扇大门,让他们能以前所未有的方式探索奇特的宇宙领域。

  黑洞光子环可能由无数子环构成

  未来几年,科学家将更加深入地探索黑洞,最新一项研究表明,黑洞视界望远镜拍摄到黑洞最显著的特征——即M87超大质量黑洞周围环绕着一个明亮、神秘的环状结构,但是,迄今黑洞环的结构仍是一个未解谜团,很可能黑洞环中包含稀薄的“光子环”,这个光子环是由无限数列的子环构成。

  研究小组称,光子环的复杂结构保存着有关黑洞的珍贵信息,科学家能够通过扩展黑洞视界望远镜观测范围,获取这些重要信息。

  研究报告作者、哈佛-史密森天体物理中心天体物理学家迈克尔·约翰逊(Michael Johnson)说:“黑洞送给了我们一个礼物,黑洞光子环所包含的信息不同于天文学家所研究过的任何天体目标。这些照片能更便于我们了解黑洞,实际上是一种更全新的测量方法。”

  黑洞视界望远镜项目是由分布全球各地的8个陆基射电望远镜组成的网络,这些望远镜连接在一起构成一个地球大小的虚拟设备,该技术被称为“甚长基线干涉测量技术(VLBI)”。

  这个庞大的望远镜网络一直在观测两个超大质量黑洞,一个是M87黑洞,它距离地球5350万光年,大约是太阳质量的65亿倍;另一个是银河系中心黑洞,它被称为人马座A*,它距离地球26000光年,质量大约是太阳的430万倍。

  首先,EHT研究人员观察了M87黑洞,该黑洞在短时间内变化较小,因此他们希望尽快获得人马座A*的图像数据。由于黑洞会吞噬光线,这些图像并未描绘出黑洞内部状况,然而EHT项目提供了黑洞轮廓,描绘出黑洞视界,该区域的任何事物都无法逃离黑洞的引力束缚。

  EHT项目图像显示,M87黑洞的侧影被一个明亮的光子喷射环包围着,光子喷射环是由环绕超大质量黑洞的快速移动炽热等离子构成。在这项最新研究中,约翰逊和同事认为,这个黑洞光子环是天文学家能够深入探索的重要资源。

  黑洞子环就像电影的帧数

  在爱因斯坦的广义相对论中,黑洞释放光环中内嵌一个“光子环”,其自身是一个复杂的无限子环结构。

  一篇最新论文中指出,这组子环就像一部电影的帧数,能够从黑洞洞悉宇宙的历史。观看这部“电影”可以揭晓有关黑洞和引力性质的关键因素,例如:详细描述黑洞子环可以帮助科学家确定黑洞的质量和旋转,这两个特性可以定义这些奇特的黑洞。

  一旦你知道黑洞的这两个参数,就会认为自己知道关于黑洞的一切,当前EHT观测允许黑洞质量与实际质量存在10%误差,但并未揭示关于黑洞旋转的太多信息,但是地球之外的太空望远镜或许会发现重要数据。

  比地球更大的望远镜

  EHT联盟是一支国际研究小组,成员大约有200名研究人员,长期致力于将人类观测范围扩大至太空领域,前提是资金充足。毕竟更大的望远镜,例如:通过甚长基线干涉测量技术(VLBI)连接在一起的望远镜网络勘测能力更强大。

  但这一前景计划存在巨大挑战,因为计算数据显示,至少需要6个太空望远镜架构才能显著提高黑洞视界望远镜的分辨率。然而,最新研究表明,研究黑洞子环并不需要如此大的资金支出。研究人员认为,只有黑洞视界望远镜只要延伸至足够远的太空区域,即使是一颗人造卫星,或者仅是主航天器上的机载仪器,也有可能做到这一点。

  即使在地球同步轨道上,这种太空黑洞视界望远镜分辨率将大幅增强,这里指的是距离地球表面大约35730公里的太空区域,同时,对于一个太空区域适当扩展的黑洞视界望远镜,子环信息很容易被测量。

  这看起来像是魔法,在这种情况下,我们甚至能将黑洞视界望远镜分辨率提高两倍,如果通过一条很长的天基线路,我们也许能将黑洞视界望远镜分辨率增强100倍。这样的太空黑洞视界望远镜将形成一个庞大的网络,甚至比地球更大。

  这一里程碑项目并非近在眼前,但也可能不会太遥远,黑洞视界望远镜可能需要10年的时间去获得一个太空组件。(叶倾城)

黑洞“无限子环”:神秘环状结构保存宇宙珍贵信息黑洞宇宙

原标题:黑洞“无限子环”:神秘环状结构保存宇宙珍贵信息黑洞宇宙

关键词:黑洞,宇宙

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