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美科学家将公布首批照片证明黑洞存在

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发表于 2009-6-6 13:28:42 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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2#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:29:40 | 只看该作者

人马座A星,科学家希望不久能看到人马座A星黑洞的黑色轮廓
3#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:30:08 | 只看该作者

钱德拉望远镜照片显示人马座A星是X射线的源头
4#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:30:39 | 只看该作者

M87星系将成为黑洞研究的焦点
5#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:32:22 | 只看该作者

M104星系也被认为有一个大黑洞
6#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:33:32 | 只看该作者

NGC 5128星系
7#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:33:43 | 只看该作者
新浪科技讯 北京时间5月26日消息,据英国《新科学家》杂志报道,美国一个研究小组日前表示,他们有望在未来几个月公布一组证明黑洞存在的照片,首次揭开这个神秘物体的庐山真面目。
8#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:33:56 | 只看该作者
质量相当于450万个太阳

  我们确信无疑的一点是,一个庞大的神秘天体隐藏于银河系中心——因为它强大的引力影响着附近恒星和气体的运动。这一神秘天体的质量是太阳的450万倍,涌进了一个大小相当于内太阳系的区域。让物质以如此紧密聚在一起的办法十分罕见。一大群中子星或小质量黑洞均高度不稳定。所以,科学家认为最好的解释就是超大质量黑洞。

  超大质量黑洞被认为处于多数大星系的中心。在一些所谓的活动星系,大量气体被卷入黑洞,在黑洞周围形成一圈炽热物质,常常令周围数十亿颗恒星变得黯然失色。我们的银河系显然就没有黑洞那么好运气,只能依靠附近恒星喷射的一层稀薄的气体存活。随着气体向黑洞方向运转,它会加热并照亮黑洞,尽管看上去远比活动星系内的圆盘状物体昏暗。此时,从无线电到X光线,各类电磁辐射物喷射而出,场面蔚为壮观。

  当然,黑洞自身确实不会发光,但它可以吞噬光。这是我们希望可以看到的结果:黑洞周围气体发出的光被吞噬,这样一来,在炽热的发光气体的背景下,黑洞就成了一个阴影或轮廓。看到这片阴影绝非易事。它没有轮廓鲜明的边缘,因为我们依旧会在黑洞前面看到光和气体释放的其他放射物。另外,阴影范围十分小。

  按照爱因斯坦相对论的解释,一个质量相当于450万个太阳的超大质量黑洞的直径应该为2700万公里,即便其引力会让附近光线弯曲,看上去是真正大小的两倍,但这个黑洞看上去仍旧非常小。从地球上看去,这可能覆盖大约50微角秒(micro-arcsecond)的角度——这好比一个出现在月球上的足球,或是整条手臂上的一个细菌。
9#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:34:56 | 只看该作者

位于美国加州的CARMA望远镜阵列,由6具10.4米直径,9具6.1米直径,8具3.5米直径的天线组成
10#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:35:26 | 只看该作者

   位于夏威夷的JCMT望远镜
11#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:36:13 | 只看该作者

位于智利的ALMA阵列
12#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:36:23 | 只看该作者
旋转成关注焦点

  这种观测能够揭示研究人员急于想知道的一个有关黑洞的问题,即它们的旋转。相对论指出,一个旋转的黑洞将在太空结构中形成一个漩涡,这种现象被称之为“引力框架拖曳”。距离黑洞较近的热点将被拖进这个漩涡,这些热点的移动将暴露Sag A的旋转速度。此外,我们也可因此了解这颗黑洞的过去,原因在于:它的旋转依靠其吞噬的使之成为当前“重量级”黑洞的物质。

  牛津密西西比大学的伊曼纽尔·伯蒂(Emanuele Berti)以及安娜堡密歇根州大学的马尔塔·沃伦特里(Marta Volonteri)对黑洞一些不同“食物”产生的影响进行了计算。Sag A在成长过程中可能遵循一个稳定的“饮食”结构,即吞噬星系气体。星系气体共享星系的所有旋转,在逐渐靠近黑洞过程中形成一个螺旋运动速度越来越快的盘,就像水从放水孔流出一样。在星系气体完全被吞噬时,它的旋转便成为黑洞的一部分。如果Sag A的绝大多数重力都以这种方式增长,它的旋转可以提升到相对论可能允许的最大值。

  此外,Sag A也可能通过吞噬任意轨道附近大量资源的气体逐渐成长壮大。这些“食物”随机定向的旋转在很大程度上彼此抵消,也就是说,Sag A的旋转速度可能很低。另一种可能性是,Sag A分层次成长,就像体积较小的星系合并形成银河系一样。每一个星系带来自己的大质量黑洞,所有这些黑洞合并在一起,最终形成Sag A。在伯蒂和沃伦特里的模拟中我们看到,经常只需适度的旋转便可形成一个黑洞。
13#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:36:44 | 只看该作者
对广义相对论最严格检验

  银河系中心有一片阴影,科学家一直认为,我们看到的阴影其实是一个超大质量黑洞留下的。在那里,引力规则是至高无上的,周围的光线被吞噬,将空间结构拉伸到拐点。黑洞也许是最大胆的科学预测,纵然我们可以绘制出理论上的黑洞图片,找到许多看似黑洞的天体的证据,但迄今从来没有人真正看见过黑洞。

  这一切或许会在几个月内改变。天文学家正在整合地球上多台微波望远镜资源,将其变成迄今最精确的天文观测仪器。他们会将这只“大眼”转向银河系中心一个超大质量黑洞所在位置,即代号为“人马座A星”(Sag A)的黑洞。即便目前尚未建成,但这个“微波巨眼”已拍摄到一张人马座A星的迷人靓照。

  去年9月,一个由美国麻省理工学院赫斯塔克天文台(Haystack Observatory)天文学家舍普·多尔曼(Shep Doeleman)领导的一个研究团队发表了多篇论文,足以证明人马座A星黑洞的存在。

  多尔曼及其团队希望我们不久能看到人马座A星黑洞的黑色轮廓。接着,他们希望看到坠向黑洞的物质,勾画出黑洞遭扭曲的时空画面。通过这些数据,科学家将得到黑洞形成和发展过程的信息。这些观测数据还会是迄今对爱因斯坦广义相对论的最严格检验。广义相对论预测了黑洞的存在。如果广义相对论是错误的,多尔曼的团队可能根本看不到黑洞,而是更加奇怪的东西。
14#
 楼主| 发表于 2009-6-6 13:36:49 | 只看该作者
对广义相对论最严格检验

  银河系中心有一片阴影,科学家一直认为,我们看到的阴影其实是一个超大质量黑洞留下的。在那里,引力规则是至高无上的,周围的光线被吞噬,将空间结构拉伸到拐点。黑洞也许是最大胆的科学预测,纵然我们可以绘制出理论上的黑洞图片,找到许多看似黑洞的天体的证据,但迄今从来没有人真正看见过黑洞。

  这一切或许会在几个月内改变。天文学家正在整合地球上多台微波望远镜资源,将其变成迄今最精确的天文观测仪器。他们会将这只“大眼”转向银河系中心一个超大质量黑洞所在位置,即代号为“人马座A星”(Sag A)的黑洞。即便目前尚未建成,但这个“微波巨眼”已拍摄到一张人马座A星的迷人靓照。

  去年9月,一个由美国麻省理工学院赫斯塔克天文台(Haystack Observatory)天文学家舍普·多尔曼(Shep Doeleman)领导的一个研究团队发表了多篇论文,足以证明人马座A星黑洞的存在。

  多尔曼及其团队希望我们不久能看到人马座A星黑洞的黑色轮廓。接着,他们希望看到坠向黑洞的物质,勾画出黑洞遭扭曲的时空画面。通过这些数据,科学家将得到黑洞形成和发展过程的信息。这些观测数据还会是迄今对爱因斯坦广义相对论的最严格检验。广义相对论预测了黑洞的存在。如果广义相对论是错误的,多尔曼的团队可能根本看不到黑洞,而是更加奇怪的东西。
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 楼主| 发表于 2009-6-6 13:37:08 | 只看该作者
初期研究结果令人失望

  普通望远镜根本看不到这种小黑点。于是,多尔曼正通过一种成熟的技术“甚长基线干涉测量法”(very long baseline interferometry)探寻这种可能性。通过将全球各地天线的观测数据结合起来,天文学家可以有效重建大型天线看到的物体——即便像地球一样大的物体。由于小天线很少搜集光,VLBI望远镜生成的图像可能并不理想,但它却可以揭示更多的细节。

  以前VLBI望远镜对银河系中心的观测距离太遥远,根本看不清楚黑洞的阴影。最初,我们将穿透银河系最拥挤的区域,在那里,大量气体驱散无线电波。哈佛大学天体物理学家艾维·罗布(Avi Loeb)说:“看上去就像是浓密的大雾令街灯的照片显得很模糊。”更糟糕的是,黑洞周围的气体对大多数波长来说都是不透明的,这犹如给阴影上蒙上了一层纱。

  图像的清晰度基本上取决于观测到的辐射物的波长,波越长并没有让我们获得更清晰的照片,相反更模糊。幸运的是,如果望远镜可以在波长为1毫米左右的情况下工作,那么上述问题全都迎刃而解。这种短波辐射可以穿透星际薄雾和气体内的面纱。另外,从理论上讲,如果一台望远镜的天线分布于数千公里的范围内,其清晰度足以看到黑洞阴影。事实上,天线之间间隔越大,清晰度越好。

  多尔曼的团队在对VLBI望远镜进行改进后,令其可以在1.3毫米超短波范围内工作。2007年4月,他们利用架设在亚利桑那州、加利福尼亚州和夏威夷州三地山顶的望远镜眺望太空,但观测结果却令人失望。尽管它们捕捉到人马座A星中心区域的辐射信号,但却没有掌握获取有关这个黑洞清晰照片的足够信息。
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