史上首张黑洞照片公布:为这一天,人类等了百年

闪电新闻

发布时间:04-1021:32

2019年4月10日北京时间21点,人类历史上首张黑洞照片发布了。

EHT(Event Horizon Telescope,事件视界望远镜项目)在全球六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿),同时召开新闻发布会,向全球宣布了这一项重大成果。

这是一个由全球200多名科学家组成的团队,通过架设于美国、墨西哥、智利、南极等地的8组望远镜观测,并经由全球多个射电天文台的协作,历时两年时间,收集并整合出了黑洞的图像数据。

这是人类史上第一张直接拍摄的黑洞照片,为了拍摄这张照片所进行的幕后工作,将使我们收获大量奇点周围极端引力环境下的无价数据,令人类对宇宙的研究向前推进一大步。从科学意义上说,这也是继人类首次探测到黑洞引力波之后,对爱因斯坦广义相对论的又一有力验证。

这张照片冲洗用了两年时间,但人类对它的期待,早已超越了百年。

从1873年对黑洞的猜想首次提出开始,一百多年来,黑洞令人类魂牵梦绕。

无数科学家前赴后继,努力想要证明或是推翻它;它也无数次出现在科幻小说和电影中,不断拓展着人类想象力的边界。

(图源:《星际穿越》)

直到2016年,人类才首次“听到”它的声音。

而这个名叫“事件视界望远镜”的项目,启动之初,被人们以疯狂来形容:黑洞怎么能拍出照片?光都无法溢出黑洞。

更何况这次拍摄的黑洞人马座A*位于银河系的中心,与我们相距甚远,观测它的难度等于我们在地球上寻找一枚在月球表面上的硬币。

但他们做到了。通过一种叫干涉测量法的方法观察黑洞的”事件视界“,调动散布于全球的 8个射电望远镜观测站和多个天文台的力量,集结近百名科学家、工程师和技术人员,耗时两年,终于让黑洞展现在世人面前。

图为事件视界望远镜项目所使用的天文台位置分布,以图片叠加起来合成一张图片的方式来逼近一台镜片直径相当于地球直径的巨型望远镜的成果

宇宙之中,人类过于渺小。

1990年,负责探索宇宙的旅行者1号离开太阳系之际,回眸拍下了一张太阳系的“全家福”,地球就是那个暗淡的蓝点,一粒悬浮在太阳光中的尘埃。

图片名为“”暗淡蓝点”,是旅行者1号为太阳系拍摄的著名照片,地球是红圈内那颗淡蓝色的光点

“再看看这个点吧。它就在那里。那就是我们的家,我们的一切。在它上面,有你爱的、认识的和听说过的每一个人。历史上的每一个人,都在它上面度过了自己的一生。

所有的欢乐和痛苦,

所有言之凿凿的宗教、意识形态和经济思想,

所有的猎人和强盗,所有的英雄和懦夫,

所有文明的创造者和毁灭者,所有的皇帝和农夫,

所有热恋中的情侣,所有的父母、孩子、发明者和探索者,

所有的精神导师,所有的政治家,所有的超级明星,所有的最高领导人,

所有的圣徒和罪人从人类这个种族存在的第一天起——全都在这粒悬浮在太阳

光中的尘埃上。”

——《暗淡蓝点》 卡尔·萨根

在宇宙面前,人类太过渺小。

但即使蜉蝣于星河间,如沧海之一粟,人类也从未放弃过追问整个宇宙。

图为STS-41-B 太空行走

让我们跟随曾经探索宇宙的足迹,看一看整个的浩瀚星海吧。

启程,走向浩瀚星河

出发之前,回望一眼我们的星球。

它被70%的水温柔环绕。

我们生活的陆地,被蔚蓝的大海包围。

我们日出而作,日落而息,囿于厨房与爱。

但偶尔我们也会想抬起头问问宇宙,我们是谁?我们从哪来?我们往哪去?

太阳系中的地球,纯净而孤独。

这颗蓝色的玻璃球,对于宇宙,它渺小、毫不起眼,但对于我们来说,它承载着我们的全部爱与希望,承载着我们所有的悲欢离合。

人类的诞生,是宇宙中的一场奇迹。

宇宙创生之后,出现了一次会影响物质分布的量子涨落,量子涨落将会如何影响,完全随机。

但这场量子涨落,幸运到极点,它使得宇宙的物质分布正正好,让宇宙中的大多数天体得以形成,若有百万分之一的物质分布比例发生改变,地球将不复存在。

人类的幸运,不止于此。

地球处于太阳系的宜居带,再离太阳近15%或是远5%,都无法诞生生命。

除了太阳,生命的诞生还要感谢月球。

没有月球的地球,自转不够稳定,十小时能自转一圈,海啸、火山爆发也是时常的事。

有了月球之后,月球成了地球的船锚,它的引力使得地球稳定下来,形成了适合生命诞生的环境。

地球并不是天生就拥有月球,而关于它的由来,目前较为承认的是:由于一颗与火星一样大的星体撞击地球,造成地壳物质飞向太空,形成了月球。

这颗撞击地球的星体,必须与火星一样大,若大于火星,会将地球解体,若小于火星,则无法使月球形成。

而这颗星体,也要恰恰撞击上了地球。

这真是一场概率极低的美丽奇遇,你我诞生,皆为奇迹。

地球的兄弟长什么样?

地球之外,我们还有7个兄弟,并称为太阳系八大行星,从内到外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

这个绚丽的星系里,高等智慧生命似乎只有人类。

水星是我们最小的兄弟,也是离太阳最近的行星。

“作为离太阳最近的一颗行星,水星无法脱离自己的轨道也无法更靠近太阳,从最初的想要去靠近,到最终的以遵循原有的轨道相伴运行,借由天文的概念来喻指人与人之间亦远亦近的情感关系。”

金星的英文名叫维纳斯(Venus),是希腊神话中爱与美的女神。

我们时常称金星为地球的姊妹或挛生兄弟,它的大小、质量、体积与到太阳的距离,均与地球相似。

人类若对外星殖民,由于火星的适宜条件(同其他行星相比,火星最像地球,而且距离相对较近),它将是人类的首选地点。

我们曾在无数科幻作品里幻想过火星人的存在,2018年6月6日,美国太空总署宣布,好奇号探测车在火星的古老湖床的岩石里,发现有机物质。这可能对寻找生命给出重要线索。

木星上有着一个大红斑,那是一场有三个地球大的巨型风暴,刮了几百年不曾停歇。

木星虽然不是太阳系最大的行星,但却有着所有行星中最大的光环。

天王星与海王星,如此美丽,不能不感慨造物主的神奇。

再看一眼我们的合影。

曾经,我们还有一个”兄弟“冥王星,但因为对行星定义的改变,它被驱逐出了行星行列。

但它很可爱:

看到它给你比的心了吗?

冲出太阳系,飞向银河

冲出太阳系,是迈向星际的第一步。

在太阳系之外,是更广阔的银河系,一个直径介于100,000光年至180,000光年、包含上千亿颗恒星的棒旋星系。

欧洲南方天文台拍摄的360度银河全景

从形状上,它就像一个扁平、略带弯曲的盘子。

我们的太阳系,就位于这个盘子的盘面上。

所以在地球上,我们只能看到银河系的侧面——一条闪亮的星河,希腊神话中所说的“牛奶路”(milk way)。

智利的帕瑞纳天文台拍摄的银河全景

只有飞到银河系的“上空”,我们才有机会窥见这个银盘的全貌。

我们在的太阳系,位于银河系的四条主要悬臂之一——猎户座旋臂上。

在这个直径超过10000光年的巨型星系面前,太阳系也变成了渺小的尘埃。围绕银河系的中心公转一次,需要花费2.4亿年的漫长时光。

在距离地球2万5千光年的银河系中心地带,恒星密度可以达到太阳系附近的100000倍。

银河系恒星最密集的地方——圆拱星团

在那里,至少分布着数十万颗恒星。

宇宙的花朵——星系与星云

银河系是典型的棒旋星系,属于螺旋星系的一种。

在银河系之外,还有千姿百态的椭圆星系、透镜星系、不规则星系……

黑眼星系

黑眼星系也称为睡美人星系、它有一条引人入胜的壮观黑暗尘带,横亘在明亮的星系核心之前,因而被称为“黑眼星系”或“魔眼星系”。

霍格天体

霍格天体最著名的非典型星系之一,不同于螺旋星系、椭圆星系,它构成了一种稳定的圆环结构。在中间的核心和圆环间空隙的一点钟方向上,还能看见另一个更遥远的星系。

草帽星系

草帽星系位于室女座南部,星系中央隆起明亮的核与核附近像草帽的帽檐般向四周辐射散开的宇宙灰尘,使其看起来好似一顶墨西哥草帽。

这些星系,有时会发生碰撞、交会,形成新的星系。

在四十亿年后,银河系和仙女系也可能就迎来这样的命运,到那时,一个新的椭圆星系将会诞生。

距离地球1700光年的一次星系碰撞

在这些茫茫宇宙中的星系里,最像银河系的,可能是距离4亿光年的UGC 12158,正巧,它完全正面朝向地球。银河系的“正脸”,应该和下图八九不离十。

UGC12158

你或许已经注意到,在UGC12158星系的右半部分,有一颗格外闪耀的蓝色星体。

那是一颗超新星。

“超新星大爆发”是我们宇宙中目前能观测到的,最耀眼、最壮观的事件。在拥有上千亿颗恒星的整个银河系,一个世纪也只会发生寥寥几次。

在爆发时,它的能量相当于正常恒星100亿倍。

在1054年,宋代至和元年,史官在史书中记载,当年夏天天空出出现了一颗耀眼的星星,即使在白天也和太白(金星)一样明亮。

一年多以后,这颗“客星”从天空中“消失”了。

直到18世纪,人们才在这颗“客星”的方向发现了它的残骸——美丽的蟹状星云。

蟹状星云

当大质量的恒星衰亡时,会以剧烈的爆炸终结自己的生命,数十亿年的生命在绽放后消逝,仿佛一场宇宙烟火。

这场烟火留下最美丽的成果,就是星云(不是所有的星云都是超新星爆发的产物)。

船底座星云

距离地球7500光年的船底座星云,仿佛一座骚动不安的星际山峰,炽热的电离气体流从结构脊部和纤弱的气体尘埃薄纱中吹出,被星光照亮,在山峰周围飘荡。

马头星云

距离地球大约1500光年的猎户座分子云团中,有一只巨大的“海马”从气体的海洋和尘埃中升起。被猎户星座照亮,仿佛星际泡沫中的幽灵。

创生之柱

在距离地球7000光年的巨蛇座方向,可以看到鹰状的天鹰星云,其中最著名的一部分称为“创生之柱”,它仿佛洪荒时代的巨型建筑,伫立在宇宙中。

黑之柱

在距离“创生之柱”不远的地方,还有一根“黑之柱”,这根“柱子”的高度是9.5光年,约合90万亿公里,如果我们乘坐的是“旅行者1号”探测器,穿过“黑之柱”需要耗费10万年的时光。

猫眼星云

在天龙座方向,可以看到已知结构最复杂的星云之一——猫眼星云,它看上去就像《魔戒》中洞悉一切的索伦之眼一样神秘,位于中心的恒星缓慢喷射出其气状外层,形成明亮、瑰丽的星云。

泻湖星云

距离地球4000光年的泻湖星云正在进行强烈的造星运动,强劲的恒星风与强烈的星光所形成了了漏斗状的云气,即使在地球上观看,它的长度也达到了满月的4倍。

让我们再欣赏一下这些宇宙的杰作:

蝴蝶星云

彼岸花星云

猎户座星云

本次旅行,没有终点

飞出银河系后,我们的下一个目标就是飞出“本星系群”。在本星系群中,有超过50个星系,其中包括两倍银河系质量的仙女座星系。

本星系群

而本星系群是室女座星系团的一部分。包含上千个星系的室女座星系团,又是室女座超星系团的一部分。

横跨了1亿光年尺度的室女座超星系团内,包含上百个星系团与星系群。

它们共同组成拉尼亚凯亚超星系团的一部分。整个拉尼亚凯亚超星系团内,包含了10万个星系,直径超过5亿光年。

你以为已经完了吗?还没有 。

超星系团

拉尼亚凯亚超星系团属于大尺度纤维状结构——双鱼-鲸鱼座超星系团复合体的一部分。这个10亿光年长、1亿5千万光年宽的巨大复合体,一度是我们能观测到最大的宇宙结构。

在2013年,人们发现了武仙-北冕座长城,它的长度是双鱼-鲸鱼座超星系团复合体的10倍,超过100亿光年。

这只是“可观测宇宙”的一部分。在人类目力能及的极限之外还隐藏着什么,我们并不知道。

不必说那遥远的宇宙边缘,即使在我们“小小”的银河系中心隐藏的秘密,我们都还尚未破解。

人马座A*

科学家一直相信,在银河系的中心,存在一个巨型黑洞,也就是此次科学家所拍摄的人马座A*。

今天,我们亲眼见证了它的存在。

黑洞之中,由于强烈的引力效应,会发生时空的互换。也就是在黑洞中,人们将可以像走到门口那样轻易的穿梭时间,但空间位置只能一直往前,直至到黑洞的终点——奇点。

这也是《星际穿越》里的经典设定——回到过去,看到未来。

如果我们走进黑洞,这段时间中,我们可以走向过去,拥抱那些我们或愧疚、或遗憾的不舍,我们可以看向未来,以温柔的目光注视所爱之人的人生,最终,我们掉入奇点之中。

奇点之后,是哪里,那些掉入黑洞之中的物体,又去了哪里?也许是另一个平行宇宙,也许是宇宙的某个角落,也许越过奇点,会发现那些求而不得的人与物在另一个空间中等你。这一切都无从得知。

但今天,你与我都是见证历史的人。我们是人类历史上第一批亲眼见到黑洞样貌的人。

在这座丰碑之后,还会有一次一次的突破,最终我们会寻得黑洞的另一端是什么,我们终会弄清宇宙的缘由,我们终会明白自己从何处来,将要往何处去。

在宇宙面前,人类很渺小。

但纵使渺小,人类探索的步伐也将永不停歇。

图为远征54联盟号MS-06着陆

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