为什么没有天文学家用望远镜看见过黑洞?

作者&投稿:一党 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
为什么没有天文学家用望远镜看到过黑洞?~

虽然黑洞激发了人们的想像,比如其他的一些科学概念,但实际上,没有哪位天文学家真的见过黑洞。可以说,我们“听到”过黑洞,科学家已经记录了几十亿年前黑洞彼此碰撞所产生的引力波。

大质量恒星自我塌缩,产生一个强大的引力区域,就连光也无法逃脱,这时黑洞便诞生了。天文学家推测,一些黑洞可能形成于大爆炸后混乱的早期宇宙。想要看到黑洞,最大的问题在于,哪怕是超大质量黑洞(比太阳重几百万倍)也相对较小。“天空中最大的黑洞是位于银河系中央的那个黑洞。”亚利桑那大学天体物理学家迪米特里奥斯·帕萨提斯(DimitriosPsaltis)说,“拍摄黑洞的照片相当于拍摄月亮表面上一张DVD光盘的照片。”

而且,由于拥有强大的引力,黑洞往往被其他的明亮物质所包围,很难看到黑洞本身。因此,在寻找黑洞时,天文学家一般不是直接观察,而是寻找黑洞引力和辐射效应的迹象。“我们通常测量似乎围绕天空中暗‘点’旋转的恒星和气体的轨道,测量那个暗点的质量有多大。”帕萨提斯说,“如果我们知道的所有其他天体都不可能达到那样的质量和黑暗程度,我们就认为这是那里存在一个黑洞的有力证据。”

最好的一些黑洞间接影像来自于钱德拉X射线天文台。“黑洞物质的摩擦和高速运动会产生X射线。”美国宇航局(NASA)天体物理学家、钱德拉X射线天文台通讯专家彼得·艾德蒙德斯(Peter Edmonds)说。钱德拉X射线天文台的太空望远镜经过特别设计,专门用来观察那些X射线。

黑洞是肉眼不可见的,因为黑洞连光线也会吸进去,所以用天文望远镜是看不到的呢。
从黑洞这个概念提出的第一天起,科学家关于黑洞存在与否的争论就没有停止过。尽管黑洞理论能够解释一些问题,但宇宙也变得越发“诡异”和难以捉摸。

难以置信地致密、深邃和强大,黑洞体现了物理的极限。没有什么东西可以逃离黑洞,就连光也不行。

虽然黑洞激发了人们的想像,比如其他的一些科学概念,但实际上,没有哪位天文学家真的见过黑洞。可以说,我们“听到”过黑洞,科学家已经记录了几十亿年前黑洞彼此碰撞所产生的引力波(时空涟漪)。

你见过的那些扭曲时空的黑洞照片其实全是艺术插图。比如这一张:

这种情况可能很快将改变。目前,一个叫做“事件视界望远镜”的国际项目正在整合历史上第一幅真正的黑洞影像。如果成功,这将是一个了不起的成就。由于黑洞的质量太大,近距离观察它们的难度超乎想象。

为什么没有天文学家用望远镜看见过黑洞

大质量恒星自我塌缩,产生一个强大的引力区域,就连光也无法逃脱,这时黑洞便诞生了。天文学家推测,一些黑洞可能形成于大爆炸后混乱的早期宇宙。

想要看到黑洞,最大的问题在于,哪怕是超大质量黑洞(比太阳重几百万倍)也相对较小。

“天空中最大的黑洞是位于银河系中央的那个黑洞。”亚利桑那大学天体物理学家迪米特里奥斯帕萨提斯(DimitriosPsaltis)说,“拍摄黑洞的照片相当于拍摄月亮表面上一张DVD光盘的照片。”

而且,由于拥有强大的引力,黑洞往往被其他的明亮物质所包围,很难看到黑洞本身。

因此,在寻找黑洞时,天文学家一般不是直接观察,而是寻找黑洞引力和辐射效应的迹象。

“我们通常测量似乎围绕天空中暗‘点’旋转的恒星和气体的轨道,测量那个暗点的质量有多大。”帕萨提斯说,“如果我们知道的所有其他天体都不可能达到那样的质量和黑暗程度,我们就认为这是那里存在一个黑洞的有力证据。”

但我们确实拥有黑洞的间接影像

最好的一些黑洞间接影像来自于钱德拉X射线天文台。“黑洞物质的摩擦和高速运动会产生X射线。”美国宇航局天体物理学家、钱德拉X射线天文台通讯专家彼得艾德蒙德斯(Peter Edmonds)说。钱德拉X射线天文台的太空望远镜经过特别设计,专门用来观察那些X射线。

例如,钱德拉X射线天文台记录了2600万光年之外两个星系合并所产生的X射线暴。天体物理学家猜测,这些X射线暴来自于一个大质量黑洞:

同样,下图的紫红色斑点是剧烈的X射线辐射区域,被认为是两个星系(蓝色和粉色环)碰撞时形成的黑洞:

以下是英仙座星系群中心区域发出的X射线和声波,这是更加间接的黑洞证据:

在以下这个GIF图中,钱德拉X射线天文台望远镜观测到了银河系中央那个黑洞发出的最大X射线耀斑。

以下是那个X射线耀斑的放大图。

我们能看见黑洞向宇宙喷射物质流

以下这张合成图(结合了哈勃望远镜和一架射电望远镜的数据)显示了从武仙座A星系中心喷射出的能量和物质流。这些喷流的速度接近光速,证明了黑洞的强大破坏力。

下图中的喷流被认为来自于半人马座A星系中心的那个黑洞。人马座A星系距离我们有1300万光年。这些喷流比该星系本身还要长。

天文学家已经观测到了围绕黑洞旋转的恒星

我们看不见黑洞,但我们能观察黑洞对其周围天体的引力效应。以下是这方面的一个炫酷动画。

这是为期20年的数据,动画中的恒星位于银河系中央的那个超大质量黑洞周围,该黑洞被称为“人马座A”。没错,那些恒星(其中一些的质量是太阳的很多倍)围绕着该黑洞旋转。

动画中用黄线标示的S2恒星,其质量是太阳的15倍左右。这很大,但根本无法与人马座A黑洞相比。据估计,那个黑洞的质量大约是太阳的400万倍,它产生的引力使S2每小时沿轨道运行大约1770万公里,是地球绕太阳公转速度的200倍(S2需要16个地球年才能走完一圈)。

我们还没有直接观察到人马座A黑洞,但科学家猜测它就在那里,因为除此之外无法解释那些恒星的运行轨道。

“这些轨道以及开普勒定律的简单应用,为那里存在一个超大质量黑洞的观点提供了目前为止最有力的证据。该黑洞的质量是太阳的400万倍。”制作上述动画的加州大学洛杉矶分校银河系中心组解释道。

以下是同一现象的另一个视频。该视频包含了欧洲南方天文台16年的观测数据。这不是动画,而是恒星的真正影像,加速3200万倍。它们围绕着一个神秘的空白中心“跳舞”。

我们还看不见黑洞,但我们能“听到”它们的碰撞

两个黑洞碰撞时,会释放出巨大的引力波。

就像声波扰乱空气产生噪音一样,引力波扰乱时空,拉扯物质,仿佛物质存在于一面哈哈镜中。如果巨大的引力波经过你身边,你会发现你的一只手臂变得比另一只更长。如果你的两只手上各戴着一块表,你会发现两块表的时间不同步。

两个黑洞碰撞时,会释放出巨大的引力波。但到了14亿年后抵达地球的时候,这些引力波已经变得非常微弱(就像石子落入池塘中激起的涟漪会随着距离的扩大而变得越来越小)。

但在过去几年里,科学家已经可以利用LIGO和VIRGO听到这些涟漪。LIGO和VIRGO是能够探测这些微弱时空涟漪的大型全球实验。

由于LIGO发现的引力波的频率与我们能听到的频率范围相若,所以科学家可以把它们转换成声音(这不是引力波的声音,而是代表那些数据的音频,引力波不会在真空中产生任何声音)。

很快我们就可以看见真正的黑洞

由于银河系中央的人马座A黑洞相对较小,并且被非常多的阻隔物质包围,因此需要一架很大的望远镜去观测它。按照《自然》杂志的说法,这架望远镜的性能必须比哈勃望远镜强大1000倍,这样才能拥有足够的分辨率进行观测。

一个叫做“事件视界望远镜”的国际项目试图解决这个问题。传统的光学望远镜用越来越大的镜面,来观测宇宙中更小、更远的物体。事件视界望远镜也是如此:它是一个如同整个地球般大小的虚拟望远镜。

2017年4月,事件视界望远镜团队把全球多个地方(远至夏威夷和南极)的射电望远镜连接起来,要这些望远镜在几天时间内都对准人马座A黑洞。该望远镜网络是世界各地14个研究机构展开国际合作的成果。

麻省理工学院解释道,这八架望远镜能“数清13000公里之外一个棒球上的针脚”。该望远镜阵列产生的数据量很大,通过网络传输数据耗时太久,乘坐飞机把每架望远镜产生的数据带到同一个地方集中处理反而更快。

目前,科学家正在整合所有数据。他们希望,最终的图像将呈现出事件视界,也就是黑洞最外层的边界,光一旦进入就无法逃脱。事件视界可能被吸积盘包围。吸积盘是明亮的、能量巨大的物质环,围绕黑洞旋转。它可能看起来像这样。

编辑丨蔡蔡

翻译丨于波

校对丨其奇、LUSEN

来源丨VOX




为什么没有天文学家用望远镜看见过黑洞?
虽然黑洞激发了人们的想像,比如其他的一些科学概念,但实际上,没有哪位天文学家真的见过黑洞。可以说,我们“听到”过黑洞,科学家已经记录了几十亿年前黑洞彼此碰撞所产生的引力波(时空涟漪)。你见过的那些扭曲时空的黑洞照片其实全是艺术插图。比如这一张:这种情况可能很快将改变。目前,一个叫做“...

以下哪种时间只有天文学家才会采用
恒星日时间只有天文学家才会采用。恒星日,是指地球同一条经线,两次对向同一恒星的时间间隔,恒星日是以遥远的恒星为参考系,是地球自转360度的周期,为23小时56分4秒。简单地说,恒星日是地球自转周期。天文学以恒星为标准量度地球自转的周期,叫做地球自转的恒星周期,也就是一个恒星日。1恒星日=平...

哪种时间只有天文学家才会采用?
恒星日。根据天文学网站查询,恒星日是这样定义的:恒星日是指子午线两次对向同一恒星的时间间隔。其是以遥远的恒星为参考系,是地球自转360度的周期,为23小时56分4秒。这个定义考虑的是地球自转的真正周期,对人们的生产、生活影响不大,只有对天文学家研究星体运动有实际意义。

有没有什么电子书或视屏说些关于UFO外星人,历史或世界解不开的迷这 ...
奇怪的是,发现UFO的报告极少或几乎从来没有来自天文学家、气象学家或天文、气象爱好者,他们要比一般人花多得多的时间观察天空,应该更有可能发现空中异常才对,这究竟是外星人在有意躲着他们,还是因为他们做为专家,不容易把自然现象当成UFO?【研究现状】全世界约有三分之一的国家在开展对不明飞行物的研究、已出版的...

天文学家主要是干什么?这个职业有没有危险?
一般像现在我们国家的天文学科本科并没有特别优秀的人才出现,大部分都是研究生或者是博士硕士,所以我们如果想要成为天文学家就需要先对自己的学业进行深造。如果想要有一个成为天文学家的梦想那么我们就应该努力的去实现,在学习上不断的充实自己,让自己变得更加完善才能够有能力去研究天文学。

有关UFO的疑问?
因为UFO不是一种可以再现的,或者至少不是经常发生的事物,没有检验的标准,迄今在世界上尚未形成一种绝对权威的看法。持否定态度的科学家认为,很多目击报告不可信,不明飞行物并不存在,只不过是人的幻觉或者目击者对自然现象的一种曲解,可以用天文学、气象学、生物学、心理学、物理学和其他科学知识来加以说明。他们...

有哪些天文学上的事实,没有一定天文学知识的人不会相信?
在无尽宇宙的秘密中,有些天文现象的真相,对于非天文学家而言,简直难以置信。让我们一起探索那些鲜为人知的事实,揭示太阳内部的惊人历程。<\/ 首先,想象一下,一个光子从太阳的核心出发,要经历一段长达百万年的漫长旅程。在辐射区的初始阶段,它要在这40万公里的狭小空间内,用时100,000至1,700,...

有没有李金斗《天文学》台词
没那么大的本事。 甲:我就懂得天文学。 乙:噢,您既懂得天文学,那我倒要向您领教领教。 甲:可以,有不明白的只管问。 乙:啊?好大的口气呀!那我请教您,(看窗外)今天为什么晴天呀? 甲:就是这个呀!(不屑地)今天为什么是晴天你都不知道。 乙:废话!要是知道我还问您吗? 甲:您问我…… 乙:我也不知道...

真的有另外一个宇宙吗?
而如果一个由径向速度法发现的没有完整质量信息的行星,再用凌日法来加以佐证,那么天文学家就可以利用这种结合来评断行星的真实质量和密度,进而对行星的物理结构有更多的了解。但凌日法也并非占尽优势,这种检测方法的虚假率其实也很高,由凌日法所检测出来的“待定行星”,还通常需要通过径向速度法来复查。 而除此之外,凌...

天文学家:从来没有人观察到上帝,所以上帝是不存在.老妇人:"从来也没...
天文学家用望远镜经常观察宇宙天体没有看到过上帝,老妇人也说从来也有。但有神论者却说:没看见不等于没有,且不闻人死怎么讲,去见上帝了或打发他去见上帝。只有人死了上天堂才见到上帝,下地狱去见阎王。我不相信鬼神,但我在上班时遇到的一件事使对此产生了怀疑。06年夏天一天上夜班,时近午夜,...

道外区19371932496: 天文望远镜看到一片黑 Why? -
仇莫氟芬: 请先确认两个最基本的问题,望远镜盖子有没有拿下来?望远镜的目镜有没有装? 如果确认好这两点,在考虑下下面的问题. 望远镜看到一片黑有可能是因为楼主调焦没有调好. 请先对着地面上的某个景物将焦距调好之后再对着天空观测. ...

道外区19371932496: 科学家是怎么知道有黑洞的?科学家见过吗? -
仇莫氟芬: 用天文望远镜观测银河系中心时发现的,只不过看不到黑洞,是观测到银河系中心时,中心点周围的恒星运行轨道而推算出来的,周围的每个恒星每经过黑洞就轨道就会快速被牵引移动,每小时几十万公里的速度绕过黑洞,每个恒星绕黑洞的轨...

道外区19371932496: 古人是如何测量太阳黑子的 -
仇莫氟芬: 古人只是观测到,还没到测量的程度.在我国史书上有着丰富的黑子目视记录,仅正史上就有100多次.现在公认的世界上第一次明确的黑子记录是公元前28年我国汉朝人所观测到的.在《汉书·五行志》里是这样记载的:“成帝河平元年三月乙未,日出黄,有黑气,大如钱,居日中央”.在西方,太阳黑子长期被忽视.亚里士多德认为太阳是完美无缺的,因而太阳上不会有黑点的观点一致持续到17世纪.公元1610年,意大利天文学家伽利略首次用望远镜看到了太阳黑子,发现黑子是太阳表面非常普遍的现象.

道外区19371932496: 为什么天文学家能在晚上用天文望远镜观测到很暗的星体? -
仇莫氟芬: 我们平常仰望夜空 看到的恒星光线很弱 天文学家用的大口径光学望远镜收集的光线较多 而且他们观察并不是能看到暗物质 只是根据几颗星之间是不是有光线或者其它方面的和平常不一样的地方 这样的话就可以推断他周围有暗物质的存在

道外区19371932496: 什么是黑洞? -
仇莫氟芬: 由于黑洞本身不发光,所以用任何强大的望远镜都看不见黑洞.尽管如此,大多数科学家仍相信,宇宙中有着许许多多黑洞.当大质量的恒星演化到晚年,经过超新星爆发,就有可能坍缩成黑洞.在宇宙早期,也会形成一些小黑洞.小黑洞的体积只有原子核那么大,质量和一座山差不多,达到上亿吨,里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站.

道外区19371932496: 什么是宇宙黑洞? -
仇莫氟芬: 黑洞是广义相对论预言的一种特殊的天体.其基本特征是有一个封闭的视界.任何东西,包括光在内,只要进入视界以内都会被吞噬掉.黑洞的概念最早出现是1798年,当时拉普拉斯根据牛顿力学计算出,一个直径为太阳250倍而密度与地球...

道外区19371932496: 漆黑的夜晚,我们对近处的物体都难以辨别,而天文学家切可以观察到很暗的星体,这是为什么呢? -
仇莫氟芬: 天文学家用的是天文望远镜,将天空微弱的光线汇集,并采用高曝光度拍摄高清照片,再放大,慢慢找,这才能找到.

道外区19371932496: 为什么宇宙是黑的 -
仇莫氟芬: 物体的颜色是由其反射的光线(此处指的是可见光谱)所决定的,而宇宙几乎为真空的(不考虑星体),所以其不能反射光线或其反射的光线十分微弱,以至于通过普通的光学望远镜观察宇宙时大部分为黑色的(同样不考虑恒星发出的可见光线,行星,星云的反射的光线).

道外区19371932496: 天文学家用什么检测黑洞?怎么发现黑洞?
仇莫氟芬: 一般是利用两个办法来找到黑洞. 一是天文学家利用美国宇航局的钱德拉X射线望远镜发现地球附近最年轻的黑洞,这个黑洞形成只有30年,黑洞不会让光逃离但是它在吸积周围物质的时候的同时也在向空间辐射着能量,那就是X射线. 再就是利用双星系统来发现黑洞,观测其中一颗能够观测到的伴星的轨迹来确定黑洞的存在.

道外区19371932496: 黑洞能看见吗
仇莫氟芬: 黑洞不能反射光,所以看不见.

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网