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银河系中心黑洞的真面目即将揭晓视界面望远 [复制链接]

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年5月12日晚21:00,中国科学院上海天文台将要直播全球联合发布的视界面望远镜阵列对银河系中心黑洞拍摄的相关成果。预告中声称是突破性成果,但是这次什么剧透都没有,保密做得太好了,(当年发布首个黑洞照片时保密都没有那么强,那时我提前就知道了只发布M87星系中心黑洞了)所以这次不知道具体会有什么成果……

如果单单是拍到了黑洞,我觉得没有必要那么神秘,也算不上什么突破性成果,毕竟又不是第一次了,三年前就拍到了M87星系中心黑洞了,所以拍到银心黑洞根本不算什么大新闻嘛……

能拍到银河系中心黑洞吗?情况并不乐观

我个人对这次拍摄银河系中心黑洞的影像并不乐观。

首先是星际物质遮挡,虽然视界面望远镜采用的是波长远大于可见光的毫米波,但在射电望远镜观测波段里也属于比较短的了,星际物质中较大的颗粒依然会对其产生大量散射,在与银心黑洞2.6万光年的距离上,即使不被完全遮挡,散射量也还是相当可观的。

其次是拍摄角度问题,这是我对银心黑洞影像不乐观的主要原因。理论上这次的拍摄角度非常糟糕,是处在最不适合观测的角度上。

原因是地球处在银河系的盘面上,在2.6万光年的距离上,与银盘的夹角接近于0,而银河系中心的超大质量黑洞黑洞最合理的状态下,黑洞吸积盘的赤道面与银盘赤道面是重合的。(当然,这并非必然的,毕竟银河系中心核球的形状并不像银盘这么扁平)。

也就是说我们大概率会处在银河系中心黑洞吸积盘的赤道面上,即处在黑洞吸积盘的侧视角上,我们看到的是吸积盘的侧面。虽然在引力透镜的作用下,黑洞背面的光环依然会沿弯曲的时空绕到前面来,但它的宽度会被大大压缩,变得很窄,在赤道面上看黑洞吸积盘,吸积盘的圆环整体是最窄的。

如果大家看过科幻电影星际穿越也许会记得,在主角的飞船飞近吸积盘赤道面时,黑洞周围的光环变得很窄,很暗弱,如下图(这里这么窄还有一个原因是距离太近了)。而在与盘面存在一定夹角时,正面的光环则会渐渐变宽,如右下角小图。

只有在观察者完全垂直于吸积盘赤道面时,也就是俯视角下,吸积盘的盘面才达到最大化,呈现一个完整宽度的吸积盘。而之前的M87星系中心黑洞就是处在这么一个理想的视角,地球几乎垂直于该黑洞的吸积盘,仅有17度的夹角,几乎能看见一个完整宽度的吸积盘。

一个好消息:银河系中心黑洞的视直径更大

当然,银心黑洞的观测条件也不是全是负面的,有一个较有利的条件是视直径比M87中心黑洞更大一点。我们可以来做一个简单计算:

M87星系距离地球约万光年,银心黑洞距离地球约2.6万光年,相差倍;

M87中心黑洞质量约65亿个太阳质量,银心黑洞约万个太阳质量,相差倍;

根据史瓦西半径公式,黑洞半径与质量成正比,根据欧氏几何,视直径与距离成反比,因此可得:银心黑洞的视直径将比M87中心黑洞的视直径大1.4倍。

银河系中心黑洞可能是这样的?

既然要开发布会,能不能拍到就已经不是问题了,问题只是拍成什么样。其实在年首次拍摄M87中心黑洞时,就已经同时拍摄了银心黑洞,但那次似乎失败了,反正拍出来的效果没法公布……到去年4月份,科学家决定进行重新拍摄,今晚公布的应该就是去年重新拍摄的照片,至于除了公布照片以外,还有什么重大发现我们拭目以待吧。

最后我找来了一些之前科学家模拟的银心黑洞图像,大家今晚看看有没有与实拍图符合的(^_^)。

预告

发布会后,假如真有什么突破性的新发现,我会再写一篇图文进行解读,敬请

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