科普中国-科学原理一点通 2019-04-12
4月10 日，由事件视界望远镜捕获的人类首张黑洞照片公布，这一重大科学事件也引发了全社会的高度关注。那么，围观了黑洞的“盛世侧颜”后，这些知识点你知道了吗？
干货1：黑洞无法被“看见”，怎么知道它的存在？
黑洞自身不发射和反射电磁波，所以仪器和肉眼都无法直接观测到它，天文学家们主要通过各种间接证据去 确认它的存在。
一是恒星、气体的运动会透露黑洞的踪迹。黑洞有强引力，对周围的恒星、气体会产生影响，可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在。二是根据黑洞吸积物质，也就是“吃东西”时发出的光来判断黑洞的存在。三是通过看到黑洞成长的过程“看”见黑洞。
干货2：什么样的黑洞最适合拍照？
黑洞阴影和周围环绕的新月般光环非常小，要想拍摄到黑洞照片，必须找到一个看起来角直径足够大的黑洞作为目标。
科学家们甄选之后，选择了近邻的两个黑洞作为主要目标：一个是位于人马座方向的银河系中心黑洞Sgr A*，另一个则是位于射电星系M87的中心黑洞M87*。
Sgr A*黑洞的质量大约相当于400万个太阳，所对应的视界面尺寸约为2400万公里，相当于17个太阳的大小，其与地球相距2.5万光年之遥。M87中心黑洞的质量约为太阳的65亿倍，距离地球5500万光年，虽然M87中心黑洞与地球的距离比Sgr A*与地球之间的距离更远，但因其质量庞大，所以照片“主角”最终选择了M87中心的超大质量黑洞。
干货3：如何给黑洞拍照？
其实，给黑洞拍照并非直接拍出黑洞的图像，而是给出了许多数据，然后经过复杂的计算机处理过程，拼出图像。同时，有些缺失或模糊的部分，需要拼图。
干货4：给黑洞拍照的望远镜有哪些？
在过去10多年时间里，美国麻省理工学院的科学家们联合了全球多地的8台天文望远镜同时对黑洞展开观测，这8台望远镜就形成了一个有效口径等于地球直径的虚拟大望远镜，即事件视界望远镜。
8台天文望远镜分别是南极望远镜、智利的阿塔卡马大型毫米波阵、智利的阿塔卡马探路者实验望远镜、墨西哥的大型毫米波望远镜、美国亚利桑那州的亚毫米波望远镜、夏威夷的麦克斯韦望远镜、夏威夷的亚毫米波望远镜、西班牙的毫米波望远镜。
2017年4月，这8台天文望远镜对两个黑洞目标进行联合观测。从2018年起，又有格陵兰岛望远镜、位于法国的IRAM NOEMA天文台和位于美国的基特峰国立天文台加入后续的研究和校准工作。
干货5：为什么黑洞照片要“冲洗”2年？
望远镜记录下的海量数据，需要进行复杂的后期处理和分析，才能获取最终的黑洞图像。
以2017年4月的观测为例，每个台站的数据率达到惊人的32GB/秒，8个台站在5天观测期间共记录约3500TB的数据。这是什么概念呢？如果不间断地看电影，这些数据至少需要500多年才能看完。
干货6：我国科学家参与程度如何？
我国科学家全程参与了给黑洞拍照这项国际合作，在早期推动这一项国际合作、望远镜观测时间申请、夏威夷望远镜观测运行、后期数据处理和理论分析等方面均做出了贡献。
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