首张银河系中心黑洞照片背后：科学家耗费数十年研究
日期：2022-06-13 15:03:32 / 人气：256
袁峰在科普讲座上向大众讲解宇宙“甜甜圈”。受访者供图中国迷信院上海地理台研讨员袁峰算是和“甜甜圈”结下终身的缘分了——5月16日，由他参与的事情视界望远镜项目（EHT）拍摄到了首张银河系中心超大质量黑洞“人马座A*”的第一张写真照片——一个宏大的宇宙“甜甜圈”。这张写真，来自2.7万光年之外的银河系中心。中国大陆有16位研讨人员参与了这项打工，袁峰是其中之一。从1994年攻读天体物理学博士至今，袁峰曾经在与“甜甜圈”们打交道的路上坚持了28年。5月的这张照片，其实是EHT团队第二次拍到的黑洞写真。第一次发布黑洞照片是在2019年4月。那时，EHT组织宣布失掉了第一张黑洞M87的照片。该照片的中心是一个近似圆形的黑暗区域，该区域被一个发光的亮环捍卫，酷似一个金色的“甜甜圈”。很多人不知道，既然迷信家早在2019年就曾经拍到了黑洞写真，爲何还要在2022年再拍一次呢？迷信家想要证明什麼成绩呢？袁峰通知中青报·中青网记者，实践上，一张张“甜甜圈”黑洞写真，看似相同，但它们都有其在不同假定环境中的重要价值。“我们拍到的照片，精确来说，不是黑洞自身，而是黑洞四周的吸积流。这些吸积流被一个弱小的中心引力吸引，而这个引力就来自黑洞。”袁峰说，“甜甜圈”外圈那个闪闪发光的金色圆环，实践上就是吸积流，吸积流气体在黑洞引力作用下向黑洞下落，下落进程中它们变热、进而收回激烈的辐射，照片中看到的亮堂光环，就是这些十分热的气体收回的辐射。天体物理学家纳拉扬等人的研讨发现，宇宙中存在两种吸积流，一种是“正常”吸积流，另一种是“疯狂”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，而且还决议了黑洞喷流的构成。袁峰通知记者，黑洞写真拍摄的一个重要价值在于其在强引力场环境下“检验了爱因斯坦的狭义绝对论”。狭义绝对论是描绘物质间引力互相作用的实际，由阿尔伯特·爱因斯坦于1915年完成，1916年正式宣布。这一实际初次把引力场等效成时空的弯曲。他引见，100年前也有迷信家对狭义绝对论停止过检验，但事先都是在弱引力场环境下停止的检验，而在弱场下，狭义绝对论与牛顿力学两种实际的差异不大。只要在强引力场的环境下，两者才干呈现较爲分明的差异。黑洞，正是那个用来检验狭义绝对论的、适宜的强引力场。“狭义绝对论和量子力学实际是目前物理学界最牛的实际，是古代物理学最重要的根底。”袁峰说，以人们日常运用的卫星导航零碎爲例，它也需求依托狭义绝对论，工程人员在这一实际根底上，把“导航”变为了理想，“举个例子，用牛顿力学实际做导航的话，误差能够是1-2公里，而要精准定位，一定要依托狭义绝对论。”如今迷信家拍摄到的黑洞照片，与基于100多年前的狭义绝对论计算出来的“黑洞模型照片”是相契合的，阐明狭义绝对论经过了这次检验。袁峰不是EHT项目中的“拍照人”，而是该项目中解释“为何拍照”的实际研讨者之一。“吸积流被吸出来的进程中，发生了很多风趣的景象。”他引见，黑洞自身不会发光，要找到黑洞，最重要的就是找到其四周的吸积流气体，“依据我们的计算预测，真正的黑洞比这幅‘甜甜圈’图片中的黑色局部要小一些。”袁峰所说的“计算”，是求解一个复杂的黑洞吸积流方程组。这个方程的复杂水平，远超出普通人的想象。这个方程组从20世纪60年代开端就被迷信家关注，每解出这个方程的一小步，都值得宣布一篇高程度学术论文。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创新性解，爲人们了解宇宙中的黑洞迈出了重要一步，他自己因而中选美国迷信院院士。“我事先写了一篇还算不错的论文，在一次韩国举行的国际会议上作了报告。”袁峰通知记者，“导师后来通知我，那次听到我的报告，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，担任接待的地理系秘书在见到袁峰后说：“我早就想见到你了！有几百人请求了教授的博士后地位，我想晓得他把这个地位留给了一个什麼样的人。”出乎这位知名教授预料的是，10年后的2012年，他最喜爱的博士后袁峰经过实际剖析和大规模数值模仿，初次论证了吸积流中的确存在很强的外流，从而推翻了他在1999年提出的著名的吸积流“对流”实际。直到2014年，纳拉杨才在与袁峰的屡次讨论中，承受了他的最新研讨效果。2005年，有着德国马普射电地理研讨所、美国哈佛大学和普渡大学博士后打工阅历的袁峰，决议回国。“就是爱中国的文明和环境，国外的环境再好也不是爲中国人设计的，在那里没有归属感和认同感。”袁峰说。这种归属感和认同感，就包括向中国群众科普地理知识、天体物理知识。“全国只要十几所大学有地理系，而美国排名前100的大学，简直家家都有地理系。这个看似无用的学科，却是最重要的根底学科之一。我想在更多先生心目中种下仰视星斗大海的种子。”袁峰说，我国疾速开展至今，是时分要增强各个学科的根底研讨了，“根底研讨对国度久远开展意义严重。”他也希望这张美丽的“甜甜圈”照片，能成爲青少年小伙伴们“遵照兴味、坚持猎奇心”的“钓饵”，“希望我们的孩子们将来选择学习、打工方向时，都能遵照本人本来的兴味，坚持对大自然的猎奇。”之所以选择天体物理，也是袁峰自己的兴味所在。读硕士时期，他曾一度从实际物理专业换到量子化学专业，但3年读研工夫里，他发现本人对狭义绝对论的兴味日积月累，“我觉得狭义绝对论很优美，很爱，所以我报考了中科大的天体物理专业博士，从此不断在研讨天体物理。”作者：杏耀娱乐平台
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