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昨天晚上,人类终于看清了银河系中心那个大家伙的模样

说来也挺有意思的,我们在这条银河系里住了几十万年,却一直不知道自己家客厅正中央蹲着个什么,直到昨晚,事件视界望远镜(EHT)合作组织把那几张模糊但又让人汗毛竖起的照片甩出来,我才真正意识到——银河系中心那个叫人马座A*的巨型黑洞,终于有了一张属于它自己的“证件照”。

昨天晚上,人类终于看清了银河系中心那个大家伙的模样

照片本身怎么说呢,第一眼看过去,像个发着橙红色光的不规则甜甜圈,中间一团深不见底的黑,但别小看这个模糊的光环,它是光线在极端引力作用下被弯折后形成的“光子环”,费曼曾经说过,如果你不能用简单的语言解释清楚一件事,说明你还没真正理解它,那我试着用买菜大妈都能听懂的话说一遍:黑洞本身不发光,但它周围的气体和尘埃在被撕碎吞噬之前会剧烈摩擦,加热到上百亿度,发出耀眼的光芒,而这些光在经过黑洞附近时,被巨大的引力掰弯了,于是就形成了我们看到的那一圈光环。

这张照片到底有多大来头

先说一个让我觉得很震撼的数字,人马座A*距离我们大约两万七千光年,你在晚上抬头看银河最亮的那片区域,目光穿过层层星云和尘埃,一直往射手座方向看,它就蹲在那里,它的质量是太阳的四百万倍,但事件视界的直径只比水星绕太阳的轨道大一点点,这个对比太疯狂了——四百万个太阳塞进一个水星轨道那么大的球里,想想都觉得不真实。

更让我觉得不可思议的是拍摄过程,这不是用一台望远镜拍的,而是全球八个射电望远镜组成的一个虚拟巨型望远镜,等效口径达到地球直径,他们收集的数据量太大,只能把硬盘用飞机运到处理中心,这个过程被科学家们戏称为“最贵的快递”,数据分析用了五年时间,因为黑洞周围的气体每小时都在剧烈变化,相当于要在一只不停晃动的猫身上拍清楚它的胡须。

为什么这张照片比M87那个更难拍

2019年人类拍到了第一张黑洞照片,是M87星系中心的黑洞,很多人问我,为什么自己家的这个反而比隔壁邻居家的拍得还晚?

对比维度 M87*黑洞 人马座A*
距离地球 五千五百万光年 两万七千光年
质量 太阳的65亿倍 太阳的400万倍
气体绕转周期 几天到几周 几分钟到几小时
拍摄难度 像拍一座雕像 像拍一个疯狂跑动的小孩

人马座A*虽然离我们更近,但它太小了,气体绕一圈只要几分钟,这就好比你用长曝光拍夜景,结果被摄对象一直在乱晃,最后出来的只能是糊的,科学家们不得不开发新的算法,才从一堆乱糟糟的数据里把这颗“甜甜圈”给揪出来。

照片里三个让人后背发凉的细节

我盯着这张照片看了很久,越看越觉得里面藏着不少门道:

  • 那道最亮的光斑——它不是随便待在那里的,根据广义相对论,黑洞旋转会拖拽周围的时空一起转动,形成所谓的“参考系拖曳效应”,照片里亮度不均匀,正好说明这个黑洞正对着我们以近乎脸朝上的角度高速自转。
  • 光环的大小刚刚好——和爱因斯坦在1915年预测的完全吻合,真的,一百零七年过去了,那个老头的方程依然稳得一批。
  • 中心那个绝对的黑暗——那不是真的“空”,而是一个事件视界,任何东西,包括光,一旦跨过那条线就再也回不来了,你盯着它看的时候,其实是在看宇宙里一个真正的无底深渊。

昨天晚上,人类终于看清了银河系中心那个大家伙的模样

这张照片旁边配的是一张根据爱因斯坦场方程模拟出来的图像,两张放在一起对比,相似度高得让人起鸡皮疙瘩,我当时就在想,理论物理学家这帮人真可怕,全靠数学推导就能画出实物长什么样,而且一百年前就画好了。

这东西对我们这些普通人到底有什么用

坦率讲,我一个普通市民,知道了银河系中心有个四百万倍太阳质量的黑洞之后,明天该上班还是得上班,该交房租还是得交房租,但有些东西悄悄发生了改变。

我想起小时候夏天躺在院子里看星星,奶奶说银河是天上的河流,现在我知道了,那条“河流”的中心位置,藏着一个能把整个太阳系都吞进去都填不饱肚子的巨兽,而我们就住在离它两万七千光年的郊区,安安稳稳地绕圈,这种对比带来的震撼,让我觉得生活里的那些破事儿好像也没那么值得焦虑了。

费曼还说过一句话我特别喜欢:“我虽然不懂为什么某些人会认为科学会让生活变得无趣,在我看来,科学只会让世界变得更加奇妙。”没错,就是这样,知道了人马座A*的存在,知道了我们正在绕着一个宇宙级的深渊旋转,今晚抬头看星星的时候,那片天区的光芒仿佛都变得不一样了,那些光子穿越两万七千年的黑暗抵达我的视网膜,带着黑洞边缘被弯曲的时空信息——光是这个念头本身,就足够让我觉得活着真有意思。

对了,那组拍摄数据到现在都还没完全处理完,科学家们说后面可能还会出更清晰的偏振光图像,能看到磁场结构,谁知道呢,说不定过两年连黑洞吞东西的“视频”都能做出来。

科学最迷人的地方大概就在这儿——它永远不会给你一个“最终答案”,但每往前走一步,这世界就变得比昨天更有意思一点。

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