事件视界望远镜真的能拍到黑洞视界吗?什么原理_掉进一个黑洞会发生什么
事件视界望远镜真的能拍到黑洞视界吗?什么原理
世界第一组黑洞俯视照10号就要发布了,是科学家利用“事件视界望远镜”经历了长时间的观测曝光才最终获得的,黑洞视界外的景象根据理论本来就是可以观测的。
事件视界是指某事件可以被观测到的界限,由于黑洞引力巨大,周围强烈的时空弯曲使得内部的光无法出来,于是就形成了一个明显的界限,也就是视界,视界内部的景象无法观测,视界外部则是周围物质被黑洞吞噬时,物质被撕扯压缩形成的现象,是可以观测的。只是目前所知的黑洞都距离地球十分遥远,像银河系中心的大质量黑洞,距离地球有几万光年,加上黑洞重重天体、星云等的阻隔,即便黑洞视界外有强烈的能量释放现象也难以观测到。
一架望远镜或者建设在几个较小范围内的望远镜阵列,获得的信号就只是黑洞传播到地球的信号的很少一部分,强度就要大打折扣,也是以往难以观测黑洞视界的原因。所谓的事件视界望远镜,就是科学家专门为了拍摄黑洞,将位于视界各地的一些大型天文望远镜捕获的信号组合起来,组合成一架口径相当于地球的望远镜阵列,获得的信号就远远强于单一口径望远镜,可以捕捉银河系中央黑洞视界外的能量释放过程,不过获得的信号依然很微弱,这组黑洞俯视照也是经过了长时间的曝光、解析过程才最终合成的。
黑洞的存在虽然以往已经通过星系中央天体的运行方式间接证明存在了,但是以往都难以直接观测,事件视界望远镜的应用大大提升了人类的观测能力,在未来的天文观测中也将发挥重大作用。
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。
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。
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。
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。
掉进一个黑洞会发生什么
掉入黑洞首先会被分解为分子,然后被分解存原子,再后来连原子都破解了,变成了等离子体在黑洞内部旋转碰撞,几亿年后从黑洞的圆盘边沿喷射出来,随着喷射物的温度降低,体积变大密度变小,等离子体又变成最小的原子氢,然后变成了氢气在空间游荡。
如果说你掉进黑洞当中,会发生什么事呢?首先要明白的是,你再也出不来了。你在一靠近黑洞的时候,根本是没有什么感觉的,就像是围绕着地球的轨道运行的太空了,你会处于一个“自由落体”得状态,而且你会感觉到失重。首先你要知道的是,黑洞的质量非常的巨大,所以它的引力也是非常强大的。你在接近黑洞的时候,因为黑洞引力的原因,你会感受到所谓的黑洞潮汐力。
那么首先,如果说你在进入黑洞的时候是脚先进去的话,那么你的脚可能会比你的头感受到更大的拉扯力,而且你会感觉被撕扯着。当你的身体达到即将被撕扯开的一个临界点的时候,那么可能你的生命就已经走到尽头了。
你在穿越一个黑洞边界的时候,在这个时候如果能够做到运动速度跟光速相等的话,就可以能够逃离。所有的引力场都会有一个脱离速度,打个比方来说,在地球上,火箭能够进入太空,就是脱离了引力场的速度。如果说你来到黑洞的边界,想要逃离黑洞的话,你就必须跑得比光速还要快,但是这是不可能的事情。
当然,以我们目前的科技水平来看,是没有办法做到这一个速度的,而且曾经爱因斯坦相对论中表示说,跟上物质是不可能达到一个光速的。所以如果你没办法比光速还快的话,就再也出不来了。