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u乐国际 首张星河系中心黑洞像片背后:科学家蓦地数十年盘问

时间:2022-06-13 11:06 点击:145 次

袁峰在科普讲座上向公众阐发寰宇“甜甜圈”。受访者供图

中国科学院上海天文台盘问员袁峰算是和“甜甜圈”结下一世的因缘了——5月16日,由他参与的事件视界千里镜形态(EHT)拍摄到了首张星河系中心超大质料黑洞“人马座A*”的第一张写照像片——一个纷乱的寰宇“甜甜圈”。

这张写照,来自2.7万光年以外的星河系中心。中国大陆有16位盘问人员参与了这项责任,袁峰是其中之一。

从1994年攻读天体物理学博士于今,袁峰照旧在与“甜甜圈”们打交道的路上宝石了28年。5月的这张像片,其实是EHT团队第二次拍到的黑洞写照。第一次发布黑洞像片是在2019年4月。那时,EHT组织晓喻获得了第一张黑洞M87的像片。该像片的中心是一个访佛圆形的昏黑区域,该区域被一个发光的亮环保卫,神似一个金色的“甜甜圈”。

许多人不解白,既然科学家早在2019年就照旧拍到了黑洞写照,为何还要在2022年再拍一次呢?科学家想要证明什么问题呢?

袁峰告诉中青报·中青网记者,实质上,一张张“甜甜圈”黑洞写照,看似重叠,但它们都有其在不同假定环境中的紧要价值。

“咱们拍到的像片,准确来说,不是黑洞本身,而是黑洞周围的吸积流。这些吸积流被一个苍劲的中心引力诱导,而这个引力就来自黑洞。”袁峰说,“甜甜圈”外圈阿谁闪闪发光的金色圆环,实质上即是吸积流,吸积流气体在黑洞引力作用下向黑洞下降,下降历程中它们变热、进而发出狠恶的发射,像片中看到的亮堂光环,即是这些至极热的气体发出的发射。

天体物理学家纳拉扬等人的盘问发现,寰宇中存在两种吸积流,一种是“普遍”吸积流,另一种是“纵脱”吸积流,前者磁场较弱,后者磁场很强。除了磁场外,两种吸积流其他方面也存在很大不同,何况还决定了黑洞喷流的变成。

袁峰告诉记者,黑洞写照拍摄的一个紧要价值在于其在强引力场环境下“历练了爱因斯坦的广义相对论”。广义相对论是刻画物资间引力相互作用的表面,由阿尔伯特·爱因斯坦于1915年完成,1916年负责发表。这一表面初度把引力场等效成时空的转折。

他先容,100年前也有科学家对广义相对论进行过历练,但那时都是在弱引力场环境下进行的历练,而在弱场下,广义相对论与牛顿力学两种表面的死别不大。只消在强引力场的环境下,两者才略出现较为明显的死别。

黑洞,恰是阿谁用来历练广义相对论的、合适的强引力场。

“广义相对论和量子力学表面是现在物理学界最牛的表面,是当代物理学最紧要的基础。”袁峰说,以人们日常使用的卫星导航系统为例,它也需要依靠广义相对论,工程人员在这一表面基础上,把“导航”变成了践诺,“举个例子,用牛顿力学表面做导航的话,差错可能是1-2公里,而要精确定位,一定要依靠广义相对论。”

如今科学家拍摄到的黑洞像片,与基于100多年前的广义相对论计较出来的“黑洞模子像片”是相顺应的,阐发广义相对论通过了此次历练。

袁峰不是EHT形态中的“拍照人”,而是该形态中解释“为什么拍照”的表面盘问者之一。

“吸积流被吸进去的历程中,产生了许多风趣风趣的风景。”他先容,黑洞本身不会发光,要找到黑洞,最紧要的即是找到其周围的吸积流气体,“笔据咱们的计较展望,真实的黑洞比这幅‘甜甜圈’图片中的玄色部分要小一些。”

袁峰所说的“计较”,是求解一个复杂的黑洞吸积流方程组。这个方程的复杂进程,远超出一般人的设想。这个方程组从20世纪60年代启动就被科学家和蔼,每解出这个方程的一小步,都值得发表一篇高水平学术论文。20世纪90年代,袁峰在哈佛大学的博士后导师纳拉扬发现了该方程的一个翻新性解,为人们贯通寰宇中的黑洞迈出了紧要一步,他自己因此当选美国科学院院士。

“我那时写了一篇还算可以的论文,在一次韩国举办的国际会议上作了陈述。”袁峰告诉记者,“导师自后告诉我,那次听到我的陈述,就想好要给我留一个博士后位子了。”

2002年到哈佛大学报到后,负责理财的天文系通知在见到袁峰后说:“我早就想见到你了!有几百人苦求了教养的博士后位置,我想清楚他把这个位置留给了一个什么样的人。”

出乎这位知名教养预感的是,10年后的2012年,他最深爱的博士后袁峰通过表面分析和大领域数值模拟,初度论证了吸积流中如实存在很强的外流,从而推翻了他在1999年建议的知名的吸积流“对流”表面。直到2014年,纳拉杨才在与袁峰的屡次商量中,经受了他的最新盘问弃世。

2005年,有着德国马普射电天文盘问所、美国哈佛大学和普渡大学博士后责任履历的袁峰,决定归国。“即是心爱中国的文化和环境,海外的环境再好也不是为中国人蓄意的,在哪里莫得包摄感和招供感。”袁峰说。

这种包摄感和招供感,就包括向中国大家科普天文常识、天体物理常识。

“寰宇只消十几所大学有天文系,而美国排行前100的大学,险些家家都有天文系。这个看似无谓的学科,却是最紧要的基础学科之一。我想在更多学生心目中种下仰望星辰大海的种子。”袁峰说,我国快速发展于今,是时候要加强各个学科的基础盘问了,“基础盘问对国度长期发展道理要害。”

他也但愿这张漂亮的“甜甜圈”像片,能成为青少年诤友们“遵照意思、保持爱慕心”的“钓饵”,“但愿咱们的孩子们将来采取学习、责任主意时,都能遵照我方本来的意思,保持对大当然的爱慕。”

之是以采取天体物理,亦然袁峰自己的意思地点。读硕士时刻,他曾一度从表面物理专科换到量子化学专科,但3年读研时分里,他发现我方对广义相对论的意思成千上万,“我以为广义相对论很优美u乐国际,很心爱,是以我报考了中科大的天体物理专科博士,从此一直在盘问天体物理。”

(背负剪辑:柯晓霁)
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