爱因斯坦的胜利
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黑洞在1970年被人类第一次发现 , 但科学家确立黑洞存在的时间更早 , 可以追溯1915年 , 爱因斯坦(Albert Einstein)发表了广义相对论 , 提出了著名的爱因斯坦场方程 。
1916年 , 德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)利用方程得到了一个解 。
卡尔·史瓦西
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这个解表明 , 当半径小于一个定值 , 天体的周围会存在视界 , 一旦进入视界 , 光也无法逃脱 , 这个定值被称作史瓦西半径 。后续的天文学家们对这个半径继续研究 , 最终得到了一种天体 , 称之为黑洞 。 可是受制于当时的天文技术 , 黑洞只是一种假说 , 没有证据证明宇宙中真的存在 , 即便是1970年人们发现了黑洞的踪迹 , 还是无法肯定这个天体的存在 , 科学家们甚至不知道黑洞的模样 。
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1978年 , 美国物理学家Jean-Pierre Luminet绘制了第一幅黑洞概念图 , 图上的黑洞犹如黑色的旋涡 , 又像一个无神的黑色眼睛 , 这是Luminet借助IBM7040穿孔计算机完成的 。 2014年 , 电影《星际穿越》在Luminet的基础上 , 用电脑特效渲染了一个黑洞图像 , 仿佛一个黑色的深渊巨口 。
第一幅黑洞概念图
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科学家们认为黑洞是黑色的 , 因为光无法从它的周围逃逸 , 因此我们只能看见黑洞的“光环” , 也就是它引力范围以外的区域 , 光线的逃逸路线会出现曲率 , 那是唯一能够证明黑洞的浮光掠影 。 为了能够拍到黑洞的照片 , 全世界的天文观测点联合起来 , 在2017年 , 拍摄黑洞计划正式启动 。
第一张照片
2019年4月10日 , 人类历史上的第一张黑洞照片问世 , 瞬间震惊了世界 。 这张照片的黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心 , 距离地球5500万光年 , 是太阳质量的65亿倍 。 黑洞是根据爱因斯坦的广义相对论被计算出来的 , 因此它被证明在极端条件下仍然成立 。
第一张黑洞照片
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为了拍摄这张名垂青史的图片 , 位于美国、西班牙、墨西哥、智利以及南极的8台亚毫米射电望远镜同时展开观测 。 科学家将这8台望远镜构建成视界面望远镜(EHT) , 口径13000公里 , 约等于地球的直径 。 这相当于在法国巴黎观看美国纽约的报纸 , 每个字母都能看得清清楚楚 。
射电望远镜
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然而 , 构成视界面望远镜只是第一步 , 由于这8台望远镜是射电望远镜 , 得到的是数据而非图像 。 因此需要将这些数据通过超算系统处理 , 最终得到图像 。 因为每一台望远镜得到的数据有1PB , 普通的计算机根本不可能处理得过来 。
数据被发送给了麻省理工大学以及德国的马普研究所 , 二者运用自己的超级计算机处理系统 , 对数据进行分析 , 最终运用电脑合成 , 得到了黑洞的第一张照片 , 耗时两年 。
“红色的黑洞”
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