430萬倍太陽質量,直徑超過1270萬公里,2.6萬光年外黑洞終於現身

 

國際Event Horizon望遠鏡項目第一批成果在北京時間4月10日晚上公布,今晚我們有望親眼目睹黑洞的廬山真面目。根據愛因斯坦的相對論,宇宙中光速是最快的,沒有任何物體的運動速度可以超過光速。這就意味著進入黑洞事件視界之內,沒有任何物體可以逃離黑洞的引力控制。黑洞作為宇宙中最神秘的天體之一,應該說已經家喻戶曉,與傳說中的夸克星、暗物質天體等等相比,黑洞屬於既熟悉、又陌生的狀態。

幾乎每個星系中心都有超大質量黑洞,當然也有星系沒有,銀河系作為我們太陽系所處的星系,中心有一個430萬倍太陽質量的黑洞,直徑超過1270萬公里。有這麼一個龐然大物存在,想無視也不可能。從某種意義上說,黑洞代表的不僅僅是一個天體,而是一個體系,涉及到宇宙學的方方面面。

 

到底能看到什麼

今晚公布的黑洞照片不妨預測一下,到底能夠看到什麼。筆者認為星際穿越已經為我們揭示了黑洞可視化的圖像,當然這是光學角度看黑洞。黑洞周圍的吸積盤上溫度極高,塵埃、氣體等物質在吸積盤上以接近光速繞黑洞旋轉,強大的輻射讓黑洞周圍變成非常明亮。事實上我們在黑洞進食的時候也可以知道黑洞的位置,恰恰也是這樣才能發現黑洞。

如果黑洞處於休眠、停止吸積物質的狀態,我們幾乎無法直接察覺到黑洞。EHT項目中所觀測的黑洞有兩個,一個是M87星系中的超大質量黑洞,另一個就是銀河系中心的人馬座A黑洞。觀測黑洞的時間其實從2006年就已經開始,有三座射電望遠鏡參與,如今EHT項目已經發展到8座射電望遠鏡,同時也將南極望遠鏡納入,形成了強大的觀測陣容。

 

不論是射電觀測還是光學圖像,事件視界都是繞不開的結構。在黑洞強大引力作用下,事件視界會扭曲成兩個對稱的半圓,不論射電望遠鏡觀測能力如何強大,我們都無法察覺到黑洞內部的情況。因此能呈現出來的也就是事件視界的邊界,再往裡面就是人類不可觸及的黑洞內部,往外就是可視區域。EHT項目要觀測到事件視界,那麼就必須將觀測頻率提升到345吉赫,因此需要更大的射電望遠鏡。於是科學家想到了用分佈在全球的8座射電望遠鏡進行聯網,形成一個虛擬的射電望遠鏡,直徑相當於地球的直徑。

 

銀河系中有多少黑洞

銀河系中最大的黑洞就是人馬座A黑洞,距離太陽系大約2.6萬光年。這個距離其實也挺遠,讓太陽系遠離黑洞所造成的附加影響。雖然人馬座A黑洞距離我們很遠,但一些恆星級黑洞卻並沒有那麼遙遠。我們已知距離太陽系最近的黑洞為麒麟座V616,這是一個處於雙星系統中的黑洞,質量估計只有太陽的6倍多,距離我們僅為2800光年。

 

黑洞其實在銀河系中是不陌生的,只不過我們缺乏有效的觀測能力,之前有研究估計,銀河系中的黑洞在1億數量級,這是一個非常恐怖的數字,這說明銀河系中4000多億恆星有四分之一是黑洞。其實根據銀河系近120億的歷史分析,大量黑洞的存在也是可以理解的。

 

大質量恆星死亡之後會形成黑洞,銀河系演化至今也有百億年的歷史,擁有大量的黑洞也不意外。EHT項目獲得成功之外,我們僅僅是獲得了黑洞的圖像,對於黑洞相關問題的研究,目前也沒有更深的推進,尋找黑洞的道路還是非常漫長。