所谓“事件视界”是指事件被观测到的界限。今晚9点要发布的黑洞照片视界,严格来说其实只是黑洞视界外的景象,视界内的景象还是没法观测。

视界,什么是黑洞的事件视界,在那里会发生什么事情?(史瓦西黑洞的事件视界r是多少)

地球第一、第二宇宙速度可能大家都听说过,由于地球引力形成的时空弯曲,航天器只有达到这些速度才能在长时间在太空中。黑洞那样的天体的引力更加庞大,周围也有大量天体、物质围绕它运行,通过理论可以计算,黑洞是逃逸速度超过光速的天体,并非是黑洞可以吸收光,而是由于其造成的显著的时空弯曲,使得视界内的光不能逃逸出来,因此难以观测。引力的另一个特点就是随着距离增加而缩小,黑洞引力虽然大,影响范围也有限,黑洞可视和不可视的分界,就是视界。

视界,什么是黑洞的事件视界,在那里会发生什么事情?(史瓦西黑洞的事件视界r是多少)

此次观测到的黑洞就是视界外的景象。按照已有理论,黑洞由于引力十分庞大, 形成的时空弯曲很显著,周围的天体和物质都会沿着黑洞形成的时空弯曲一边旋转一边向最中心的黑洞坠落。而由于黑洞引力十分巨大,在物质接近它的时候,就已经被不断撕扯,向着黑洞飘散,引力撕扯和压力等因素,使得物质会发生比恒星中更剧烈的能量释放过程,由于还没有进入视界范围之内,这种能量释放过程理论上就是可以观测的。此前人类没办法直接观测,是由于黑洞距离地球都太远了,加上层层天体的阻隔,信号难以捕捉。

视界,什么是黑洞的事件视界,在那里会发生什么事情?(史瓦西黑洞的事件视界r是多少)

黑洞吞噬物质并释放能量的区域,被称为“吸积盘”。并且黑洞自身也不是完全地“只吃不拉”,也可能有霍金辐射等能量释放现象,科学家认为银河系中央范围广阔的喷流就可能和银河系中央黑洞有关。

事件视界望远镜真的能拍到黑洞视界吗?什么原理?

事件视界望远镜(EHT)是一个以观测星系中央超大质量黑洞为主要目标的项目,它并不是指某一台具体的望远镜,而是一个射电天文台阵列。

视界,什么是黑洞的事件视界,在那里会发生什么事情?(史瓦西黑洞的事件视界r是多少)

该计划以甚长基线干涉技术结合世界各地的射电望远镜,使多个相隔数万公里的独立射电天线互相协调、同时观测同一目标并记录下数据,形成一个接收口径等效于地球直径的射电信号接收阵列,并将望远镜的角分辨率提升至足以观测黑洞表面事件视界尺度结构的程度。

视界,什么是黑洞的事件视界,在那里会发生什么事情?(史瓦西黑洞的事件视界r是多少)

EHT阵列成员包括:赫兹望远镜(ARO/SMT)、阿塔卡马探路者实验(APEX)、阿塔卡马次毫米波实验望远镜(ASTE)、毫米波天文学研究用组合阵列(CARMA)、加州理工学院次毫米天文台(CSO)、IRAM 30米望远镜(IRAM)、麦克斯威尔望远镜(JCMT)、大型毫米波望远镜(LMT)、次毫米波阵列望远镜(SMA)、阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)、北方扩展毫米阵列(NOEMA)、南极望远镜(SPT),中国科学院上海天文台是该项目的合作单位。

视界,什么是黑洞的事件视界,在那里会发生什么事情?(史瓦西黑洞的事件视界r是多少)

EHT期望借此检验广义相对论在黑洞附近的强重力场下是否会产生偏差、研究黑洞的吸积盘及喷流、探讨事件视界存在与否,并发展基础黑洞物理学。

人马座A*

EHT的观测目标主要为银河系中央的超大质量黑洞即人马座A*(读音:A-star),以及位于椭圆星系M87中央的超大质量黑洞。

M87喷流

人马座A*距离我们约25900光年,是最近的超大质量黑洞;M87距离我们约5700万光年,其中央黑洞以一道长达5000光年的喷流而著名。

为了看透布满尘埃的银河盘面及围绕在黑洞周围的物质,EHT的观测波长设定为1.33毫米,未来还将提升至0.87毫米。

由于联合观测产生的数据量庞大到无法使用互联网传输,阵列中各个射电天文台会将观测数据存储在硬盘中邮寄至美国马萨诸塞州的海斯塔克天文台,交由超算解析,并合成单一影像。

事件视界环

根据电脑模拟,环绕黑洞的物质发出的光将被黑洞自身质量产生的重力透镜效应弯曲,在黑洞周围形成一光环,而光环中央衬托出的圆形剪影便是黑洞的轮廓,也就是事件视界。

这个项目经过近几年的观测,已经开始对结果数据进行渲染,准备在本月发布第一批图像。