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科学现场:黑洞你好,请说“茄子”—新闻—科

发布时间:2017-12-04 阅读:

  科学现场:黑洞你好,请说“茄子” - 新闻 - 科学网

  2017年4月,为了拍摄黑洞,四大洲8个射电望远镜阵列组成了虚拟望远镜网络事件接口望远镜。来自世界各地30多个研究机构的科学家的联合研究预计将在一年之内完成。黑洞之谜将有一张正面的照片。

  一个多世纪以来,书籍,电影甚至商品盒上的黑洞的出现,只不过是计算机模拟的结果,是基于科学理论的想象。

  根据1915年提出的爱因斯坦的“广义相对论”,引力可以用时间和空间来弯曲它们,当物质和能量是无限的时候,扭曲就没有限制,宇宙污水口的最终形成,即使是光明也无法逃避被冲下来的命运,光速是我们认识宇宙最快的。

  2016年2月,人类听到黑洞。在13亿光年远的地方,由两颗黑洞合并而成的引力波被LIGO(激光干涉引力波观测站)检测到。麻省理工学院海斯塔克天文台的项目负责人牧羊人S德尔曼说,这只不过是我们这个不择手段的朋友,他把手伸进湖中的水中,站在岸边的水中,感受着阵阵的涟漪。

  这一次,我们最终可能会看到事实。

  裹着空的灯光

  美国时间4日11时22分,Haystack天文台的观察员,工程师和天文学家结束了他们为期五天的观察。有人开了一个50年的威士忌,有人开始玩女王的波西米亚狂想曲。

  其中一名观察者位于距离我们1200万光年的银河中心。 40万个太阳的质量被挤压在这里,而引力则围绕着恒星的大小。这个宇宙已经煮沸了。像喷射般的能量拖出了100万光年的尾巴,就像一场永恒的焰火表演。

  科学家们长久以来一直在猜测,超大质量的黑洞叫Centaurus A *就在这里。与周围的同类食物相比,它可能正在节食。

  这是隐身的。眼睛接收到物体反射的光线,看看它的样子。黑洞不会让任何一束光线试图逃脱,是看不到的。

  科学家采取了迂回的策略。

  黑洞研究专家,国家天文台研究员苟立军教授认为,黑洞的中心是一个奇点,在这一点上质量无限。奇点的外围是一个空白,空白的边缘被称为事件接口。在事件接口中,由于摩擦,受重力吸引的气体旋转闪亮。

  这个时候拍一张黑洞的照片,这个物体并不是一群空虚的,而是包裹着一片空白的光。通过确定事件界面的大小和形状,我们可以更多地了解黑洞的外观。就像透过半透明的蝉,你知道在高大的树木上很难找到的蝉。

  科学家推测事件界面看起来像天空中的一个金戒指。由于多普勒效应,对我们一半的环流蓝一点点,距离我们的距离有点红。

  银河系在地球和光之间。 Haystack天文台的Hannifer Falkoy说这条河更像是一块磨砂玻璃。只有少数光子可以通过而不被吸收。

  观测的射电望远镜使用无线电波段中最短的毫米波来查看更清晰的细节。

  虽然可见光通常是可见光,但照片仍然反映了黑洞的真实外观。其实在天文学家看来,真正的形式是丰富的。

  苟立军展现出一幅长长的画面:不同乐队的银河呈现出不同的外观。形状的大小没有改变。在能量最高的伽马射线波段,它是绿松石背景上的一个金色的红色带。在红外波段,它是一个紫色的窗帘上的白金色的狭缝。

  在月亮上的橙色

  这样的照片很可能没有被清晰地表达出来:这个主题太过分小了。

  2005年,中国科学院上海天文台研究员沉志强带领的国际天文研究组发现,半人马星系A *直径只有1.5亿公里,而且是天文单位。

  站在地球上观看事件界面,大小与月亮上的桔子差不多。苟立军说。这是2000年由包括华盛顿大学在内的科学团队精确计算得出的天文学界的一个经典比喻。

  目前,人类从地球拍到的月球表面最清晰的图像是13000个像素,每个像素覆盖的实际面积可以减少1500万个桔子。

  为了看月球上的橘子,德莱曼和他的团队需要一个地球大小的望远镜。

  原因很简单:望远镜的直径越大,就越清晰。国家天文台天文台刘超说,他是望远镜方面的专家。

  在1609年的秋天,伽利略第一次通过黄铜管和凸透镜看到了月球的粗糙表面。 2014年,成功建造了直径500米的球形射电望远镜FAST,如贵州省黔南布依族苗族自治州青山白碗。随着口径越来越大,人的视线可以达到更远,视觉更清晰。

  当最大光圈的望远镜不能达到要求的清晰度时,长基线干涉测量(VLBI)就有余地。为了更清楚地看到,科学家试图联合几个望远镜。望远镜彼此之间越远,就越清晰。

  南到南极,北到西班牙,从漫长的静止的火山口到冰层终点的丹药,人眼一一开放。八个射电望远镜与地球形成相同的视线。

  花了10年的时间来协调这8只眼睛的协调,科学只是其中之一。

  苟立军打来电话。事件界面的光子穿过宇宙,被反射在望远镜上拼接图像。他们像沉默的旅客一样进来。每个批次一次传送图像信息。 8个电台望远镜像8个电台等着他们。

  同一时间到达不同站的时间点不会完全一样。如果您根据所携带信息的到达时间进行排序,则会产生错误的批次。来自不同时刻的光子混合在一起,最终会失真的图像。

  科学家必须控制这八个电台的确切时间表。

  为保证最佳观测效果,选用的望远镜分布在高纬度,高海拔,干燥的气候场所。地球上这样一个好地方是有限的。

  这些非常明亮的眼睛,如流行的明星,有一个特别紧张的时间表。我希望与他们一起完成科学考察计划,排好长队。

  另一方面,在整个观测期间四大洲的这八个地点都有好天气。这个窗口在2017年只有10天。

  谈判至关重要。最后的计划是观察半人马星系A *两晚,剩下的时间离开银河系的M87黑洞。

  大多数望远镜没有支持VLBI技术的设备。事件接口望远镜团队需要一个家庭访问,调整硬件,安装一个新的数字信号处理器和数据存储。在智利的阿塔卡马大型毫米波阵列中,德莱曼的合作伙伴甚至需要爬上望远镜的碗来重新连接电路。

  各级政府采购都是需要的。德勒曼叹了口气。

  朋友圈自拍照和真相

  人类的这个理论已经不是第一次打破地球上的视线。

  1932年,发现了中子。苏联科学家朗道在相关研讨会上预测,中子星的存在。相关的理论已经发展了,35年后,剑桥大学的一名女学生在1.337秒的时间里收到了一个普通的无线电脉冲,就好像在外星人耳语中一样。科学家最终得出的结论是,这是中子星快速旋转的结果。

  爱因斯坦提出“广义相对论”已有103年了。最早的德国科学家命名的事件接口在2016年春天去世了。他记录了电视科学节目名称的最后一个文件是“只是时间问题”,一个双关语。两个月后,人类听到了黑洞的回声。一年后,八只巨眼缓缓打开。

  其实这个结果对日常生活不会有什么影响。苟丽君老老实实地说。据他介绍,全国有不少人正在研究黑洞。

  中国被视为本项目的乙方之一。八只眼中,夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜在管理不善的时候得到了亚洲中央天文台的资助,后者包括中国科学院国家天文台等四个东亚核心天文机构。

  尽管没有直接参与,古利军早在一年前就已经了解了事件接口望远镜项目。他是一个充满激情的科学作家,准备早期介绍项目文章,寄送点紧要关头。阅读文章的数量迅速超过了10万次。

  在接受美国媒体采访时,德勒曼正在准备了解重大事件周围的界面结构,并观察气体如何像电影一样消失在虚无之中。

  Fawel的愿望比较简单:事件界面标识了黑洞的存在,希望我能看到它并且真实地看到它,这意味着人类几百年来最重要的关于时空的理论是正确的。

  他们必须等一年。这张照片直到2018年才会被清洗。

  事件接口望远镜最终每晚产生2PB的数据,相当于200万的蓝光电影。如此大量的数据无法通过互联网发送,存储在1,024个硬盘上,邮寄到德国波恩的Haystack Observatory和Mapuwat。

  其中,直到今年9月的南极射电望远镜数据才被飞机取走。在那之前,漫长的南极冬季将阻止任何交通。

  数学家,物理学家,天文学家并肩工作。超级计算机会哼出这些数据进行处理。

  当地球旋转时,八只眼睛拍摄的图像都有不同程度的扭曲。计算机算法可以选择更接近这些图像中的真实图像,从而恢复正在拍摄的恒星的确切图像。

  要做到这一点,你需要学习。科学家给它的图片越逼真,实际判断的算法越准确。

  在这个项目的参与者中,Haystack天文台的Kate Bowman描绘宇宙就像一个益智游戏,大量的图片将被用作拼图,由算法选择,嵌入到相应的网格中,完全添加一点点。

  问题在于黑洞与其他被击中的星星不同,没有人真正看到它。科学家试图接近的真实情况是无效的。

  当然,他们可以选择理论模拟的黑洞图像作为模型。这隐藏着一个巨大的危险:如果爱因斯坦错了怎么办?

  我们不能以我们想证明的理论为基础。鲍曼说。

  鲍曼和她的同胞们尽力公平。他们送给机器的拼图碎片不仅包括模拟的黑洞照片,还包括其他恒星的照片,以及来自网络的大量日常图像。在前期观察模拟中,所有三种类型的碎片都获得了相似的谜题。她和她的伴侣终于放心了。

  鲍曼觉得,这些海量的日常图片,很多来自社交网络的嘲笑傻笑自拍,还有不少家庭照片。

  人类生活中最常见和世俗的照片将有助于揭示时间和空间的真相。

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