2019年,这是人类首次直接捕捉到5500万光年外M87星系中心黑洞的影像。人类首次拍到了黑洞的照片——那个位于M87星系中心、质量相当于65亿个太阳的宇宙巨兽。这张照片不仅用它的存在印证了爱因斯坦的广义相对论,也让普通人第一次直观地看到了宇宙中最神秘的天体之一 黑洞本身不发光,黑洞照片是怎么拍出来的? 1. 要拍摄本不发光的天体,科学家创造性地锁定三个特征: - 吸积盘光晕:被黑洞引力加速至近光速的等离子体,在事件视界外辐射出强烈的毫米波; - 光子球层:光线在黑洞周围弯曲形成的发光环,直径约为视界的2.6倍; - 多普勒效应:旋转吸积盘产生的明暗不对称,成为判断黑洞自转的关键。 为此,人类建造了史上最特殊的"相机"——事件视界望远镜(EHT)。这个由全球8台射电望远镜组成的阵列,等效口径达到地球直径,其分辨率足以在纽约看清巴黎埃菲尔铁塔上的一枚硬币,或是从地球观测月球表面跳动的火焰。 2. 毫米波拼图:甚长基线干涉测量VLBI技术的三个点: - 极端选址:智利阿塔卡马沙漠(大气含水量<1%)、南极冰穹A(-80℃)等站点,构成捕捉1.3毫米波的理想前哨; - 数据风暴:每次观测产生5PB数据,相当于把整个人类文明的所有书籍抄写200遍; - 硬盘迁徙:2017年4月观测的1024块硬盘,历经20次航班运输,耗时半年才完成数据集结。 3. 从量子噪声中打捞宇宙信号,数据处理犹如在撒哈拉沙漠中寻找特定沙粒: - 地球自转妙用:利用24小时基线方向变化,合成相当于连续拍摄10天的超长曝光; - 算法战争:四个独立团队用不同方法重建图像,最终在德国马普所进行"盲比"验证; - 噪音过滤:开发新型卡尔曼滤波器,将信号从比目标强百万倍的噪声中剥离。 原子钟:在这场宇宙观测中,看似普通的“计时”问题,实则是决定成败的核心技术壁垒。 1. 在230GHz高频观测中: 射电波以光速传播,1ns的时间误差意味着30cm的空间错位。要实现VLBI技术,各站点的时间同步需达到: 绝对同步:全球望远镜的时钟偏差小于1ns(十亿分之一秒)...... #时钟同步 #同步时钟 #原子钟 #黑洞 #探索宇宙
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宇宙是假的? 如果我说宇宙可能是假的,你信吗?2024年韦伯望远镜拍到了一批不可能存在的星系,NASA看完直接沉默了。我们对宇宙的理解可能从根上就是错的,整个宇宙可能只是某个巨型黑洞的内部。黑洞外面是什么?难道还有另一个宇宙吗? 你现在看到的这张图是詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的深场照片,在这片星海里藏着一个叫阿拉卡南达的星系。科学家们研究后发现,两条完美的悬臂优雅的环绕着中心的致密核球,直径大约3万光年。听起来是不是有点耳熟?没错,它长得几乎和我们的银河系一模一样。 但问题是这个星系不应该存在,因为它太老了。韦伯望远镜看到的这个星系是它100多亿年前的样子,那时候宇宙才刚诞生没多久。按照我们教科书上写的理论,那个时代的星系应该是一团乱糟糟的气体才对。结果你猜怎么着?人家那时候就已经西装革履,仪表堂堂了。 更要命的是阿拉卡南达不是个例,韦伯望远镜越看越心慌。早期宇宙里这种不该存在的成熟星系一抓一大把。这就好比什么?你去挖秦始皇陵,结果挖出来一部iPhone17,你说你慌不慌?整个天文学界现在都有点懵。 不过要理解为什么科学家们这么崩溃,咱们得先聊点基础的东西。你肯定知道引力,东西离得越远引力越弱。太阳拽水星拽的紧,拽冥王星就没那么大劲了。这个道理放到星系里也一样。按理说星系边缘的恒星离中心远,引力弱它们转的应该比较慢才对。 但上世纪70年代,天文学家维拉鲁宾盯着星系看了很久之后,发现事情不对劲了。星系边缘那些恒星转的跟中心的一样快,这就很奇怪了,想象一下你坐在旋转木马的最外圈转那么快,要是没有足够的力拉着你,你早就被甩飞了。 那些星系边缘的恒星也是一样,它们转的那么猛,靠可见物质的引力根本拽不住,但它们就是老老实实待在轨道上,一点要跑的意思都没有。所以科学家们就琢磨是不是有什么看不见的东西在暗中帮忙,于是它们发明了一个词叫暗物质。 这个名字起的很诚实,我们确实不知道它是什么,反正看不见就叫暗的,但它的引力效应实实在在的存在着。据估算暗物质在宇宙物质总量中占了大约27%,而我们能看到的普通物质只占5%左右。换句话说,我们这些年研究来研究去的所有星星、行星、星系加起来还不到宇宙的1/20。 基于暗物质理论,科学家们构建了一套星系形成的标准剧本。大爆炸之后宇宙里飘着氢气和氦气,暗物质先聚堆形成引力陷阱,把气体往里拉,气体被压缩加热冷却瘫缩,最后变成恒星和星系。整个过程应该是
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