为啥黑洞距离近了,拍照反而难了

  银河系中心黑洞距离地球有2.7万光年之遥,它的大小从地球上看去与从地球上看月亮上的甜甜圈差不多。要给它成像,就必须要保证望远镜足够灵敏,能分辨的细节足够小,从而才能确保“看得到”“看得清”。

  路如森 中国科学院上海天文台研究员

  继2019年人类首张黑洞照片发布后,又一黑洞的“真容”被拍摄到!北京时间5月12日,中国科学院上海天文台公布了银河系中心黑洞人马座A*(Sgr A*)的首张照片。全球其他5个城市(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国台北、日本东京、美国华盛顿)也都与上海同步公布了这张令天文学家兴奋的照片。

  这张黑洞照片是由事件视界望远镜(EHT)合作组织,通过分布在全球的射电望远镜组网“拍摄”而成,它的发布给出了银河系中心人马座A*就是黑洞的实证,为理解这种被普遍认为居于大多数星系中心的“巨兽”提供了宝贵的线索。

  “组合”全球射电望远镜为黑洞拍照

  因为黑洞不发光,所以我们看不见黑洞自身,但绕转黑洞的发光气体给出了其存在的信号。

  广义相对论预言,黑洞存在,周围时空弯曲,气体被吸引下落。气体下落至黑洞的过程中,引力能转化为光和热,因此气体被加热至数十亿摄氏度。黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内,看起来就像一片阴影,阴影周围环绕着一个由吸积或喷流辐射造成的、如新月状的光环。

  “完成对黑洞的成像,将为证明黑洞的存在提供直接的视觉证据。”中国科学院上海天文台研究员路如森表示,银河系中心黑洞距离地球有2.7万光年之遥,它的大小从地球上看去与从地球上看月亮上的甜甜圈差不多。要给它成像,就必须要保证望远镜足够灵敏,能分辨的细节足够小,从而才能确保“看得到”“看得清”。

  想要达到上述要求,望远镜的口径就需要达到地球直径的长度。然而,目前地球上已有的单个望远镜最大口径也只有500米。没有地球那么大的望远镜,如何才能给黑洞拍张合格的照片?天文学家想到了一个好办法——强强联合。EHT合作组织将分布在全球6个地理位置的8个射电望远镜“组合”起来,形成一个犹如地球那么大的“虚拟”望远镜,它的灵敏度和分辨力都是前所未有的。

  2017年,这8个北至西班牙,南至南极的望远镜向选定的目标撒出一张“大网”,“捞”回海量数据,为我们勾勒出黑洞的模样。但留给科学家的观测窗口期非常短暂,每年只有大约10天时间。

  除了观测时间上的限制,拍摄黑洞对天气条件的要求也极为苛刻。“因为大气中的水对这一观测波段的影响极大,水会影响射电波的强度,这就意味着降水会干扰观测。”中国科学院上海天文台台长、研究员沈志强说。

  因此这8个望远镜所在之处均位于海拔较高、降雨量极少、晴天概率非常高的地区。

  此外,要成功成像还必须要求所有望远镜在时间上完全同步。观测期间,每一个射电望远镜都收集并记录来自目标黑洞附近的射电波信号,这些数据被集成用于获得事件视界的图像。沈志强说:“为了确保信号的稳定性,EHT利用原子钟来确保其收集并记录的信号在时间上的同步。”

  为银心黑洞提供首个直接视觉证据

  科学家之前已观测到众多恒星围绕着银河系中心一个不可见的、致密的、质量极大的天体作轨道运动。这已强烈暗示这个被称作人马座A*的天体是一个黑洞,而这次发布的照片则提供了首个直接的视觉观测证据。

  2019年,人类发布的第一张黑洞照片,捕获的是更遥远星系M87的中心黑洞M87*。尽管M87*比银河系中心的黑洞人马座A*大了1500多倍,也重了1500多倍,但两个黑洞看起来格外相似。

  “它们来自两种不同类型的星系,且具有极不相同的黑洞质量,但当我们聚焦在这两个黑洞的边缘时,它们看起来又神奇地相似。”来自荷兰阿姆斯特丹大学的理论天体物理学家、EHT科学委员会联合主席萨拉·马尔科夫教授说:“这告诉我们,靠近黑洞的物体完全受广义相对论支配,我们在远处所看到的不同表象是由黑洞周围物质的差异造成的。”

  尽管人马座A*离地球更近,但是为其拍摄照片却比M87*艰难得多。来自美国斯图尔德天文台、亚利桑那大学天文系和数据科学所的科学家Chi-kwan Chan解释道:“周围气体均以几乎接近光速的速度绕着人马座A*和M87*高速旋转。气体绕转M87*一周需要几天到数周的时间,但对于小很多的人马座A*来说,几分钟内气体即可绕转一周。这意味着在EHT观测人马座A*时,该超大质量黑洞周围绕转气体的亮度和图案也在时刻快速变化着。给人马座A*拍照有点像给一只正在追逐自己尾巴的小狗拍张清晰照片。”

  这项成果的实现,集结了来自全球80个研究机构共300多名研究人员的奇思妙想。除了开发复杂的工具来克服人马座A*成像面临的挑战外,EHT合作组织还花了5年时间,用超级计算机合成和分析数据,编纂了前所未有的黑洞模拟数据库与观测结果进行严格比对。

  未来EHT将拍一部黑洞“电影”

  “现在我们能就这两个超大质量黑洞的差异展开研究。”来自天文与天体物理研究所的科学家Keiichi Asada表示,“利用已有的两个质量相差1500倍以上的黑洞的照片,我们将可以进一步检验极端环境下的引力。”

  人马座A*的照片是由2017年EHT观测数据中提取的诸多照片组合制作而成的。在此后的2018年、2020年和2021年,EHT合作组织并未停止观测研究的脚步。而且,EHT的台站数量还在不断增加,在2018年新增加了包括格陵兰望远镜在内的3个新的台站,观测阵覆盖范围进一步扩大。

  在未来的计划里,更多的望远镜将被用来扩展EHT观测阵,譬如已经建成的欧文斯山谷射电天文台和即将建造的非洲毫米波望远镜。除了望远镜数量的增加,从2023年开始,EHT将进行0.87毫米波段的观测,相比于相同情况下的1.3毫米波段的观测,分辨率提升了近50%。而人马座A*和M87*仍是EHT合作组织最重要的科学观测目标,天文学家正在探究它们是如何随时间变化的,并对其周围磁场展开研究。

  EHT数量的持续扩展和技术革新将使得科学家可以分享更多引人注目的天文照片,甚至是黑洞“电影”。“运用下一代EHT拍摄这样一部银河系中心黑洞的‘电影’,是天文学家的追求。”沈志强说,“我们正在规划建设中国的亚毫米波VLBI望远镜,以期参与到对人马座A*的24小时不间断的接力观测中。”

  我国科学家长期关注高分辨率黑洞成像研究。此次的EHT合作中,我国科学家积极参与了早期EHT国际合作的共同推动、EHT观测时间的共同申请、夏威夷麦克斯韦望远镜的观测运行,以及后期数据处理分析等。

  沈志强说:“我们还将把望远镜对准其他目标源,制作更多‘甜甜圈’。因为其他‘甜甜圈’更迷你,所以需要更高的角分辨率,建设空间望远镜或可以实现这一目标。”

  来源:科技日报

#每日一善[超话]# #每日一善# #阳光信用# 眼前这两张泛黄的黑白老照片,拍摄的是34年前全总文工团曲艺队赴赣南钨矿慰问演出的场景,竟悄然勾起了我对那场至高至乐视听盛宴的回味。

  全总文工团是中华全国总工会直属的国家级文艺团体。该团有一支闻名遐迩的文艺“轻骑兵”——曲艺队,长年深入基层、深入工厂、矿山和边远地区,创作并演出了大量弘扬工人阶级优秀品质,生动活泼、职工群众喜闻乐见的艺术作品,足迹遍及全国各地,受到了全国职工的推崇和爱戴,被誉为“咱们工人的欢乐使者”。

  1983年10月下旬,江西省总工会赣州地区办事处电话通知下垄钨矿,全总将派文工团曲艺队到赣南各钨矿慰问演出,下垄钨矿的演出时间安排在10月25日,请做好接待准备……消息传出,全矿上下都沸腾了,大家欢欣鼓舞,奔走相告,夙愿在望,翘首以待。

  根据矿里的安排,慰问演出会场设在樟斗坑口俱乐部。该俱乐部经1977年原地重建,门楼由2层升为3层,钢筋混凝土结构,总面积1747平方米,剧场有1202个座位。且舞台幕布、灯光、音响等焕然一新,是本矿设施最好、容量最大的剧场。那时,我担任樟斗坑口团总支书记,身强力壮,领着团员骨干协助矿保卫科,维护演出现场的秩序,预防突发事件的发生。所以,我亲历、亲见、亲闻全总文工团曲艺队来矿慰问演出的全过程。

  10月25日,樟斗矿区整洁干净,装灯结彩,被妆扮得比以往任何时候都要靓丽。办公楼、俱乐部的楼顶红红绿绿的彩旗迎风招展,“热烈欢迎中华全国总工会文工团曲艺队来我矿慰问演出”的巨幅标语清新醒目。伴随高音喇叭频频播送悠扬的《迎宾曲》,前往主道旁俱乐部的人络绎不绝,欲争先一睹北京客人的艺术风采。

  下午一点钟左右,全总文工团曲艺队一行14人,分乘两部车(一部道具行旅车)预期到达樟斗。他们顾不上喝一口水,很快从车上卸道具、乐器和灯光音响设备,紧接着就进行装台、布光置景、调试音响。那种一丝不苟和协调有序的团队作风,给矿区职工留下了极其深刻的印象。

  慰问演出的时间定在当晚八点。七点不到,夜幕初降,观众早已把俱乐部门坪挤了个水泄不通,急切地等待着进场。为了安全起见,经领导同意决定提前验票入场,先把观众安顿好。记得,在晚会开演之前,矿党委肖书记致欢迎词,全总曲艺队长带着全总领导的嘱托,也发表了热情洋溢的讲话,向全矿职工家属致以亲切的问候!

  八点整,报幕员甜润传神的嗓音和热烈欢快的开场乐,揭开了慰问演出的序幕。首个亮相的是由电吉他、电贝司、手风琴、沙锤和架子鼓等组成的电声乐队。上世纪80年代的改革开放初期,在引进通俗音乐与通俗歌曲的基础上,引进了电声乐队。电声乐队演奏的音乐题材新颖,通俗易懂,节奏活泼,音响丰富,给人以轻松、愉快、热烈的感受,所以深受人们,尤其是年轻一代的欢迎。晚会上,电声乐队演奏组曲《万马奔腾》《咱们工人有力量》《喜洋洋》《军港之夜》《我们的生活充满阳光》。回转闪烁的灯光烘托,雄浑悦耳的音乐声中,演奏员个个神采飞扬,姿势优美,尤其是架子鼓女鼓手手舞足蹈,就像舞蹈演员在表演一般,每一个动作和表情,都是赏心悦目,很好地渲染了音乐气氛。

  接着是声乐节目,见一位端庄秀丽的青年女歌手,出场演唱《谁不说俺家乡好》:“一座座青山紧相连,一朵朵白云绕山间;一片片梯田一层层绿,一阵阵歌声随风传。哎……谁不说俺家乡好,得儿哟依儿哟”,她那清纯、甜美的歌声便春风扑面般立时征服了整个剧场。过后一首首《珊瑚颂》《矿工之歌》《石油姑娘》《劳动号子》《少林少林》《十五的月亮》《在那桃花盛开的地方》等优秀曲目,以独唱、重唱、联唱的形式,让人神游其境,如痴如醉……

  往下是“以假乱真”的口技表演,演员现场学鼓声、火车声、风钻声、百鸟鸣唱惟妙惟肖,博得观众阵阵掌声。继后是“咋热闹咋来,观众咋高兴咋来”的相声《出口成章》,笑料丰富,两人你来我往,用成语接龙“顶针续麻”串起整个演出,诙谐幽默的台词、夸张大胆的表演,引得观众们不断捧腹大笑。值得一提的是,在相声演出进入互动环节,即由现场观众任提一字,演员必须把它组成四字词语,并且字头咬字尾,首尾相连,一句一句地往下接,中间不许停,但有个条件,甭管你怎么绕,你必须最后绕到“实现四化”这一句上结束。坐前排的矿领导向绪森,即兴报了一个“向”字,台上演员应接自如,反映敏捷,头一句是“向阳花开”;台下观众齐声喊“开”,“开心一刻”;“刻”,“克(谐音:刻)难攻坚”;“坚”,“坚如磐石”;“石”,“实(谐音:石)现四化”,一时间掌声雷动,全场观众乐翻天。

  《阿凡提周游世界》也是一出节奏轻快、令人叫绝的好戏。演员将世界各国国名、首都名和主要城市按地域排序相连接,并运用谐声、别解等技艺,把它们编织成一个个情节完整的故事,表现得酣畅淋漓,使人们的视野和生活的空间顿时扩展开来。山东快书《赞英豪》更是推波助澜,催人奋进,节目内容载入大量的真实事例,热情地讴歌了工人阶级的优秀品德和光荣传统,并将下垄钨矿三十余年坚持“春风化雨战矽尘”的先进事迹编入其中,进一步拉近与观众的距离,职工群众听着亲切有趣,产生共鸣,大呼过瘾!

  两个半小时的演出在观众们的意犹未尽中结束了,正是这样的一群敬业又专业的演员,确保了演出的成功,为下垄钨矿职工和家属奉献了一台身到、情到、心到的精彩演出。

  “时光荏苒六十载,春华秋实满甲子。”喜闻全总文工团建团已61周年,我作为同龄人感到无比荣光。总渴望有一只飞行在时间里的鸟儿,衔来已然久去的时光,与“咱们工人的欢乐使者”重逢相见!@

《老头环日志》

出了长管乐器,大喜,当场10级。

带着狗步在圣树逃命式探图,收获颇丰。

与尊腐骑士决斗30次,终于集齐衣服。

发现一个电梯井,听说可以尸体砸开。

成功砸开,反向探图被虾线爆头。

用长管乐器殴打结晶人。

打败四姐妹,小心翼翼避免踩到米莉森,截图时手滑按了平a,功亏一篑,忏悔15分钟。

挑战女武神,初见活了三秒,随后发现离得远她就散步。win a battle without honour,忏悔15分钟。

盲目自信,认为接下来不会被任何boss卡住,把全智力加点换成敏信,开祷。

祷死冰龙,自信。

祷死火焰巨人,更加自信。

在火锅旁变成寡妇。

差点忘记探下水道,回头去探。祷死大虾,祷死血王青春版,愈发自信。

拿女武神刀飞跃癫火跳跳乐,无比自信。

发现拉二胡的怪就算挨打也不会攻击我,忏悔15分钟。

喜提指纹盾,果然拿不动。

坐在地底美滋滋等老婆来劝我,突然想起来她已经死了。

回到老婆送我去的地方。

祷死一条雷电龙,自信。

被双(四)神皮反复暴打,失去自信。

返回岳母处,忏悔15分钟,把加点洗回全智力。

带上绿帽子,破门而入,铃铃铃,彗星亚兹勒,喝果汁(被打断),喝果汁,彗星亚兹勒,喝果汁,彗星亚兹勒,喝果汁,彗星亚兹勒,过了。

作为一个谦卑的法师继续探图。


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