人类历史上第一张黑洞照片,拍的根本就不是黑洞!
你现在刷到的这张糊到发虚的橙红色光环,就是当年刷爆全网的首张黑洞照片。
别嫌它画质渣到不如你十年前的旧手机拍的夜景。
为了拍这张“破照片”,人类直接把整个地球改造成了一台巨型相机,前前后后折腾了快两年,攒出来的原始数据足足有5个PB,得装满满一飞机的硬盘才能运完。
说出来你可能不信,黑洞是宇宙里最不讲理的引力怪物。
光速30万公里每秒,全宇宙公认的速度天花板,只要离黑洞的边界近到一定程度,连光都跑不出来,直接被它摁在里面吞得渣都不剩。
连光都逃不出来,那黑洞本身就是纯黑的,完完全全看不见。
一个从定义上就不可能被看见的东西,人类到底是怎么给它拍“照片”的?
科学家想的招,简直绝了。
黑洞自己不发光,但被它疯狂吸进去的那些气体、星际物质,在掉进深渊之前会疯狂摩擦,温度直接飙到几十亿度,亮得晃眼。
这些光会绕着黑洞的边缘不停打转,最后围成一个明晃晃的亮环,亮环正中间那团绝对的黑暗,就是光再也逃不出去的边界,学名叫做事件视界。
说白了,我们拍下来的根本不是黑洞本体,是它的剪影。
就像你没法直接拍漆黑的深夜,但你能借着路灯的光,拍出暗夜里站着的那个人的轮廓。
而且我们用的根本不是普通相机,是射电望远镜,接收到的也不是可见光,是无线电波。
为啥放着可见光不用?
黑洞周围裹着厚厚一层气体尘埃,可见光根本穿不透,只有波长更长的无线电波能钻出来,跨越5500万光年的距离,一路飘到地球。
给这个叫M87的星系中心的黑洞拍照,难度到底有多大?
它的质量是太阳的65亿倍,事件视界的直径比整个太阳系还大。
可架不住它离我们太远了,远到从地球上看过去,它就是天上针尖大的一个小点。
拍它相当于你站在地球,要数清月球表面放的一个橘子上的纹路,相当于你蹲在上海的弄堂口,要读清楚远在乌鲁木齐的一张报纸上的小字。
地球上任何一台单独的望远镜,都不可能完成这个任务。
最后科学家干了件近乎疯魔的事。
他们把散落在全球8个不同地点的顶级射电望远镜,从南极到智利,从夏威夷到西班牙,全部连成了一张网。
同一时刻,所有望远镜齐刷刷对准M87黑洞的方向,同步接收信号。
这些数据拼到一起,等效出来的望远镜口径,直接和整个地球的直径一样大。
人类真的把整颗星球,变成了一台相机。
为了保证8台相隔上万公里的望远镜,抓的是同一个瞬间的同一个信号,每个站点都配了精度拉满的原子钟,给每一段数据打上精确到1万亿分之一秒的时间戳。
差一丁点儿,最后拼出来的照片就全废了。
拍黑洞拼的哪里是设备,拼的是人类把时间精度拉到极致的狠劲。
2017年4月正式开拍之后,麻烦事更是一件接一件。
8个站点必须在同一个时间段里全部放晴,只要有一个地方阴天,当天的观测就全白干。
这样的完美窗口,一整年里加起来都没几天。
拍出来的数据量太大,根本没法走网络传输,只能把硬盘拆下来一箱一箱装飞机运。
最绝的是南极站的数据,得等极夜结束飞机才能落地,硬生生在南极冻了大半年才运出来。
所有数据凑齐之后,科学家又花了整整两年处理。
相当于拼一副99%的碎片都丢了的拼图,还得防着算法自己脑补出一个假光环,闹出乌龙。
他们直接把处理团队拆成好几组,互相完全不通气,各算各的。
最后几组人拿出结果的那一刻,所有人都炸了:大家独立算出来的,全是同一个橙红色的光环。
这不是幻觉,是真的。
2019年照片正式公布的那一刻,最浪漫的事也随之发生了。
100多年前,爱因斯坦坐在桌子前,拿着笔靠广义相对论的公式,就算出了黑洞周围的时空会扭曲成什么样,那圈光环该多大、是什么形状。
100多年后,人类用整个地球当相机拍出来的照片,光环的大小形状,和他当年在纸上算出来的结果几乎严丝合缝。
一个人用笔在草稿纸上算出的宇宙,被后人用一整颗星球的力量验证了。
这才是科学最顶级的浪漫。
之后没过多久,这个团队又把镜头对准了银河系中心的黑洞。
它离我们更近,可拍起来难度反而更大:它个头小得多,周围的气体几分钟就绕着飞一圈,全程动个不停,相当于给一个上蹿下跳的熊孩子拍高清证件照,最后居然也拍成功了。
等于人类把自家后院藏了亿万年的深渊,也清清楚楚拍下来了。
到现在还有人问,费这么大劲拍一张糊照片,花那么多钱那么多人力,到底值不值?
我想说,当年人类第一次拍地月合影,第一次拍月球背面照片的时候,也有一堆人问过一模一样的问题。
这些看起来“毫无用处”的照片,每一张都在把人类认知的边界往外推一点点。
这张糊照片的意义,是我们第一次实打实亲眼确认,黑洞这种以前只出现在科幻小说、物理公式里的怪物,是真真切切存在的。
它就安安静静悬在5500万光年之外,连光都逃不出它的手心。
下次你抬头看满天繁星,觉得宇宙安安静静没什么新鲜事的时候,不妨想想:那些你看不见的黑暗角落里,藏着数不清的连光都吞的深渊。
而渺小的人类,靠着跨五大洲的协作,靠着把时间对齐到万亿分之一秒的较真,硬生生把整颗地球变成了眼睛,穿越5500万光年的茫茫宇宙,和其中一个深渊对视了一眼。
这一眼,人类整整等了100年。
你说,这到底值不值?
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