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黑洞,终于见到你!用这篇文章给孩子讲清黑洞的前世今生

 高天明月图书馆 2019-04-10

人类首张黑洞照片在最后倒计时“冲洗”中!

北京时间 4月10日21点整(今晚9点),人类首张黑洞照片即将在全球六地同步发布,一直“活在传说中”的黑洞终于要露真容了

黑洞,仿佛是世界上最神秘、最深邃的存在。因为,即使它不现真容,江湖却始终流传着它的传说!

如今,借助科技的力量,只在科幻电影中见过的神秘黑洞终于显真身,我们将成为有史以来第一批“看见”黑洞的人类,这着实是件让人兴奋的事儿了!

关于黑洞,我们曾经有太多“脑洞大开”的好奇和疑问:黑洞是一个黑色的洞吗?黑洞会吞噬我们的地球吗?黑洞能让我们进行时空穿越吗?

孩子们对于黑洞的想象更是天马行空。那么,怎么给孩子用最浅显的语言讲清黑洞的前世今生?

今天,小编特意采访了华东师范大学物理与材料科学学院教授、博导薛迅上海交通大学物理与天文学院特别研究员祖颖。听听专家口中的黑洞那些事。

黑洞就是宇宙中一个黑色的洞吗?

初步简单地理解,确实可以这么说!

祖颖研究员为大家划了重点,简单地说,黑洞是连光线都不能逃脱的致密的天体,它的主要特征就是引力很强,强大到可以导致时空弯曲,只要周围有东西进入它的“势力范围”,不论是星球天体,还是气体、灰尘、光,黑洞都会把它吞掉。

进入黑洞基本就意味着拿一张有去无回的单程车票,连最灵动的光都无法逃脱黑洞的吞噬。所以,尽管人们对黑洞的热情高涨,但它只可远观而不可接近,否则,后果很严重。

当然,黑洞并不意味着完全漆黑一片,它有一层神奇的边界层,叫做“视界面”,顾名思义就是视线所能到达的界面。

薛迅教授表示,黑洞是个引力极强的天体,强到会把光线吸弯,然后让它们在这层“视界面”上转圈圈。当然,如果有些光线一不小心从“视界面”掉入黑洞之中,那这束光就和我们永别,堕入永恒的黑暗之中了。

黑洞,终于见到你!用这篇文章给孩子讲清黑洞的前世今生

电影《星际迷航》中的黑洞形象

既然黑洞那么黑,我们是怎么给它拍照的?

祖颖研究员介绍,黑洞的周围并非空无一物,不断有东西在掉入其中,这个过程中,引力势能就会转化成辐射能,就会有光在黑洞周围释放出来,其实,我们在照片上看到的就是黑洞“视界面”上和周围的物体的光影。

为什么要给黑洞拍照?

薛迅教授表示,LIGO(激光干涉引力波天文台)检测到来自黑洞的引力波信号是人类“听”见了黑洞,那么,此次黑洞照片的发布就是人类“看”见了黑洞。虽然早有理论证实“黑洞”的存在,也能精确测量它的位置、质量,但人们始终信奉“眼见为实”,黑洞周围的世界到底是什么样的,我们从来没有亲眼见过。

祖颖研究员把黑洞周围比作大自然提供给人类的一个神秘的实验室,如今,人们终于可以进到这个实验室中一探究竟

“在照片上,我们可以看到周围的东西是怎样掉进黑洞的,以及会产生怎样的效应。” 薛迅教授说,“实打实的照片也许还能带来意外收获,比如,如果能从图像上捕捉到暗物质往里面掉的迹象,对于科研的意义就很重大。”

在祖颖研究员看来,这张照片的诞生代表科学技术发展的又一个巅峰。同时,看见黑洞也能检验当下很多的科学理论,比如,广义相对论是否在黑洞这个空间内适用,从而进一步推动科学技术的进步。

给黑洞拍照有多难?

根据理论推算,银河系中应该存在着上千万个恒星量级的黑洞。此次科学家们瞄准的目标有两个——银河系中心黑洞Sgr A*(人马座A);位于星系M87中的黑洞(M87 室女座星云)。之所以选定这两个黑洞作为观测目标,是因为它们的视界面在地球上看起来是最大的。

当然,说是“最大”,其实在地球上的我们看来,大概也只有针尖那么小。科学家打了个比方,“就像我们站在地球上去观看一只放在月球表面的橙子。”

因此,要想观测遥远的黑洞,依靠目前地球上任何单个望远镜远远不够。于是,北至西班牙,南至南极,全球多地的8个射电望远镜组成了一个巨大的望远镜,向目标撒出一张“大网”,这就是这次的拍摄“神器”——事件视界望远镜。

要保证所有望远镜都能看到这两个黑洞,留给科学家们的观测窗口期非常短暂,每年只有大约10天时间

给黑洞拍张照片不容易,“洗照片”更是耗时漫长,最终我们等了这张照片两年。不过,当我们能向未知迈进一步,所有的等待都是值得。

地球会不会被黑洞吞噬?

对于这个“脑洞大开”的问题,两位专家给出的一致答案是,这个可能性微乎其微。所以,大家还是该干啥干啥呗!

薛迅教授解释,出现这个可能的前提是地球要遇到一个黑洞,但是宇宙空间中的天体密度是很稀疏的,天体之间的距离都是以光年计算,距离地球最近的黑洞也在“警戒范围”之外。

祖颖研究员也表示,黑洞的质量虽然很大,但它的引力范围其实很小。比如,银河系中央存在超大质量黑洞,相当于400万个太阳的质量,但是太阳的运动就基本不会受到黑洞的影响。

黑洞能让我们进行穿越到平行宇宙吗?

对此,两位专家表示,目前黑洞内部的世界是怎样的还是一个未知数。当下,我们对于黑洞的认知都是基于广义相对论来推测的,而黑洞内是否适用这套理论尚不清楚。

这也需要通过科技的推进为我们不断打开未知领域的大门,以及解锁更多我们想象中的可能性,或许,这就是科学的魅力所在。

黑洞,终于见到你!用这篇文章给孩子讲清黑洞的前世今生

科学的世界如此浩瀚,任何成果在它面前都会显得十分渺小。但也正是这每一个微小的进步,让我们能对我们身处的这个星球、乃至整个宇宙有更真切的了解。从听见宇宙的声音,到看见黑洞,我们的征途是星辰大海!

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