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科学家即将启动可以拍摄黑洞事件视界的望远镜!

我们正要来凝视这个深渊。

黑洞是已知宇宙中最迷人的天体之一。但尽管被怀疑潜伏在大多数星系的中心,实际上没有人能够真的拍摄到黑洞。

这是因为黑洞,正如名字所暗示,是非常非常的暗。它们是非常的大,不可逆地吞噬一切穿越事件视界(event horizon)的事物,包括光,使得它们不可能被拍摄到。但是,当新的望远镜网络在今年4月启用时,这可能即将要改变。

被称为事件视界望远镜(Event Horizon Telescope),这套新设备是由一个无线电接收器遍及地球各地的网络所组成,包括南极、美国、智利和法国阿尔卑斯山。

这套网络将在4月5日到14日之间启用,结果将使爱因斯坦的广义相对论受到前所未有的考验。

事件视界望远镜使用名为超长基线干涉测量(very-long-baseline interferometry,VLBI)的技术来运作,意味着这个接收器网络每一次将聚焦在太空中的一个特定天体所放射出的无线电波。

对于黑洞,他们将集中在波长为1.3毫米(230 GHz)的无线电波,使得他们有最好的机会穿透任何阻挡黑洞的气体云和灰尘。

而且因为有这么多的天线都调整到单独一个地点,这个望远镜的解析度应该是50微弧秒。说清楚一点,相当于能够看到在月球表面上的葡萄柚。

这是很重要的,因为第一个目标将是我们星系中心的巨大黑洞,称为射手座A *( Sagittarius A*),这实际上只是在夜空中一个针孔的大小。

我们从来没有直接观察到射手座A *,但研究人员知道它存在,因为它影响附近恒星的轨道。

基于这些恒星的行为,研究人员预测,这个黑洞可能比太阳大约4百万倍,但事件视界直径只有20万公里(1,240万英里)左右。

距离地球约26,000光年,使得它成为一个相当小的目标。

但事件视界望远镜的目的在于观察紧邻黑洞周围的环境,因此,它应该能有足够的解析度,来看黑洞本身。

来自哈佛-史密松天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的计划负责人Sheperd Doeleman在本周告诉英国广播公司(BBC)的Jonathan Amos:“实在很令人兴奋。”

“我们将在4月做出我们认为是第一次真正的机会把黑洞的事件视界看清楚。”

那么,如果这项计划成功的话 我们会看到什么呢?

这些研究人员预测,黑洞将会看起来像是一个围绕在黑暗斑点的明亮光环。

光是由被加速到高速的气体和灰尘粒子所散发出来的,就在它们被黑洞撕裂和吞噬之前。黑暗的斑点会是笼罩混乱的阴影。

但如果爱因斯坦是对的,我们应该看到的是新月形的光而不是光环,因为戏剧性的都卜勒效应(Doppler effect)应该使得朝向地球而来的物质看起来更明亮。

团队成员Feryal Özel在去年的新闻发表会上说:“希望它会看起来像是新月形,而不是光环。光环的其余部分也会散发,但你看见的是一个明亮的新月。”

如果这个团队能够测量被黑洞笼罩的黑暗阴影,那将会是巨大的阴影,因为关于它的大小,广义相对论根据黑洞应该弯曲多少时空,做出一些相当具体的预测。

Özel说:“我们的确知道广义相对论所预测的阴影大小。走到黑洞边缘,你可以执行的广义相对测试,在质和量上是不同的。”

如果看到别的会怎样呢?Doeleman告诉Amos,这绝对有可能,而且它会晃动我们所知道的物理世界。

他说:“正如我之前所说的,跟爱因斯坦打赌,绝对不是一个好主意。但如果我们看到的与预期有很大的不同,我们就必须重新评估重力论。”

“我不希望会发生,但任何事情都有可能发生,这就是它的美丽。”

考虑到研究人员需要处理所有的数据,我们不应该期待在年底、或者甚至2018年一开始,会有黑洞的第一张图片。而且这是假设在4月观看时,有够好的天气来获得清晰的图片。

但是,当第一批图片出现时,对人类来说,将会是一个令人兴奋的时刻。

在去年的美国天文学会(American Astronomical Society)第227届会议上,Özel说:“能够激起大众像是对飞越冥王星一样兴奋的事情,就是一张黑洞的图片。”

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