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submillimeter(为什么首张黑洞照片要冲印两年是因为大吗)

admin admin 发表于2022-12-29 00:55:10 浏览27 评论0

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为什么首张黑洞照片要冲印两年是因为大吗

谢谢“小嘉嘉看世界”的信任和邀请。

黑洞这话题也算是研究过,写过一些入门级别的文章,碰巧也是一个喜欢摄影的,当然了,我这两方面水平都不高,能力也有限得很。就这个问题只能是跟您探讨一下,如果有不当的地方,还请见谅。

先说说我的理解吧,不是因为大,恰恰是因为小,需要更长的曝光时间。

如果让我们来拍摄这个黑洞我们就需要做一些准备,包括了解被摄对象和选择合适的器材。当然了,这次拍摄要比咱们普通摄影更复杂,不是一个照相机就行了的。但咱们还是按照这个流程来看看应该怎么去拍。

我们先来了解一下这个被摄物体——黑洞的基本情况:这次科学家们要拍摄的位于半人马座A M87星系黑洞是位于M87星系的一处巨大黑洞,距离我们太阳系约5000万光年。其体积巨大,是太阳的680万倍,足以吞噬整个太阳系。是不是看上去是很大的样子?然而,跟5000万光年的距离比起来,就是一个非常微弱的小点点了。这个小点点有多小呢:10个角秒。一个圆周有360度,1度有60角分,1分有60角秒。我们人的眼睛能识别的两条线的最小距离是0.01度,而这个10角秒为10/3600=0.0028度,这意味着,这么大的一个黑洞,在5000万光年之上是我们用肉眼不能识别的一个小点。必须用望远镜才能观测到。这个比例基本上等于我们人类站在地球上,去看月球上一颗葡萄的感觉。

而且由于引力非常大,我们要拍摄黑洞的内部(视界以内)是不可能的。我们能拍摄到的是它的吸积盘。这个吸积盘就是被黑洞巨大引力场俘获的很多的星际物质。这些物质在引力的作用下会发出各种粒子(光),我们能拍到的东西实际上就是这个。

好了,我们从上面了解到我们要拍摄的对象了,接下来要选择用什么样的器材去拍摄它。这是最让人脑袋痛的事情,为啥,它太小了,咱们得找个大大大大口径的镜头去拍它。多大呢?最大也只能是地球直径的镜头,再大了地球装不下。

好吧,这么大的镜头肯定是没有的。那怎么办,科学家的办法就是虚拟出来一个。怎么虚拟的呢?通过把地球上的多个望远镜给连接起来。这样就能使这个镜头的孔径接近地球的直径大小。

可以说,科学家为了这次摄影真的是拼了。

现在镜头有了,就需要选择机身。机身的选择跟我们用的照相机情况类似,那就是后面用什么感光器件。可见光是不行的,因为我们跟M87黑洞之间会有很多的星云和尘埃,这些波长太短的光过不来。我们这个相机能接收到的就是一些波长比较长的电磁波。我们现有的能捕获长波的大型抛面天线最大直径为305米,科学家就是利用这些射电望远镜组成机身的感光部分。

现在,镜头和机身我们都有了,要根据实际情况拍照了。怎么拍呢?其实这里面还有几个大问题需要解决。

第一个困难,虚拟相机之间的时间同步问题。我们地球是一个球面,这些相机上的像素点,不在同一个平面上。遥远的M87黑洞吸积盘发出的光落到相机上就不是一个面上的,为了合成为一个平面波的图像,就必须要在时间上同步,然后在同一个面上去合并。

第二个困难,由于地球和月亮之间的关系,我们地球相当于在不停的振动,上哪找个稳定的三脚架啊。这个问题我也是很好奇的。我能想到的就是,增加快门速度,解决大相机的防抖问题。

第三个困难,太暗了。如何去拍摄一个亮度极低的物体呢?老郭能想到的也就是依靠长时间曝光或者是B门(单反里的),然而这就跟第二个困难相矛盾。本来都够模糊了,机身还在振动,还想不想好好的拍照了。所以,解决这个问题其实还有一个办法,就是正片叠底。嘿嘿,熟悉PS的同学都了解这个技术吧。对,就是把多次曝光的照片叠加在一起,增加亮度。

通过上面这些复杂的手段,可以看出,我们需要调试地球直径那么大一个镜头和机身,然后通过多次的曝光,再利用技术来合成照片,这里面需要两年时间也就不足为奇了。而且还可以预见到,恐怕这张照片的清晰度,不会那么理想。各位小伙伴不要期望值太高啊,具体怎么样今晚即将揭晓,让我们准备好一杯红酒,怀着激动的心情,共同进入倒计时,迎接那一刻的到来吧。

#人类首张黑洞照片#

太阳系除了8大行星还有别的小行星吗有多少

太阳系除了8大行星,还有矮行星、小行星、彗星,在水星和木星之间的有小行星带,目前预估是有50万颗以上的小行星,在海王星轨道外还有诸多神秘的柯伊伯带天体,所以除了8大行星以外,太阳系还有多少其他天体,目前是个未知数。

想要彻底了解这个问题,想从人类探索太阳系的历史开始讲。

公元前世界各地文明古国,已经有不少天文研究了,人类的文明发展,总会伴随着仰望天空。

在日心说出现以前,广泛被人们接受的是地心说,而在地心说还没形成的时候,很多文明对人类生活的世界都有天圆地方的假想。在我们只能肉眼观察世界的时候,受限很多,所以无法很好的去了解世界。

地心说中的宇宙

公元前3世纪人类就已经很好地发现并证明地球是圆形的,与此同时亚里士多德等伟大思想家建立并完善了地心说。我们现在学习天文学会用到的天球仪,就是地心说留下的依然有学习价值的产物,以地球为中心,标注出各天体的位置。

根据地心说,所有的天体都是围绕地球转,大部分天体的运行都是非常有规律,但总有些天体运行轨迹会有不走寻常路的时候,比如我们现在常说的“水逆”;还有天空中可能是不是出现各种异象,比如彗星略过的时候,中国古代就是有“灾星”,还有天狗食月等。

日心说

用地心说解释天体运动的时候,总有些天体运动轨迹很反常,它们不是一直沿着一个方向绕地球运动的,哥白尼开创性的抛开日心说,他想到了如果天体不是都绕地球转,而是围绕其他东西在转呢?通过观察,最终他发现,如果所有天体围绕太阳转,那么天体的运动方向和轨迹将看着更正常,如图,左边为日心说行星运行轨迹,右边为地心说运行轨迹。以地球为中心,地球上的我们观察水星、金星都会出现逆行现象。

哥白尼被迫害了,但真理不会被掩盖。

太阳系

随着科技发展,观望宇宙的本领增强,我们对天体有更深认识,终于发现了,原来只有一部分天体是围绕太阳旋转的,原来并不是每一颗星星都会发光的,天空中浩瀚的银河中,更多的天体距离我们非常遥远,是类似太阳一般的恒星。

而在太阳系内部,只有太阳是会发光的,其他天体全部都是靠反射。

八大行星

距离地球较近的金木水火土五颗大行星,是人们一直以来都能比较容易地用肉眼看到的行星,它们与地球同属太阳系,而天王星由于距离较远,在某些极个别的情况下也是可以用肉眼看到的,它的视星等为6.07,肉眼刚能看到定为6等。天王星在被观察过很多次,被当作恒星之后,终于被确定为太阳系内大行星,随后人们又发现了海王星。

矮行星与柯伊伯带行星、彗星

在发现天王星海王星之后,不少天文学家都一直在努力寻找第九大行星,冥王星曾经坐了一段时间的第九大行星,但是随着我们对冥王星的观察与研究更多,发现它的质量严重不符合大行星标准,同时又逐渐在冥王星运行轨道附近发现了其他星体,最后将冥王星贬为了矮行星(之前回答

首张黑洞照片就要公布了,但照片是怎么照出来的这个事件望远镜又是什么原理工作的

这几天关于首张黑洞照片的新闻热度一直在升啊,照片还没出来,各个媒体就已经连续报道了好几天了。在这里关于黑洞的问题就不多说了,文章已经够多了。

拍摄第一张黑洞的使命落在了事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,简称EHT)上,不过这事件视界望远镜并不是我们传统印象中的光学望远镜或者像大锅那样的射电望远镜,它是一个由很多台射电望远镜天线组成的一个观测阵列,这是基于射电甚长基线干涉技术(very-long-baseline interferometry,VLBI)发展起来的一项全球合作工程。简单的说,就是尽量多的将全世界的射电望远镜“连接组合”成一张大网,每次观测都将目标同时对准一个对象,这样的组合就相对于一台这张“大网”那么大口径的射电望远镜,从而可以获得比单独一台望远镜分辨率更高的观测效果。

自从建立EHT的合作项目计划提出以来,全世界很多国家的研究机构都有所参与,我国当然也不例外,例如上海天文台65米的射电望远镜其综合性能也是名列前茅的。目前,EHT已经组建成了全球性的巨大观测网络,这相当于一个地球直径那么大口径的巨型天线。其中分布在西半球8处大型射电望远镜极其阵列组成的观测网络成为了EHT的“主力”,我们可以简单了解下这“八大主力”。

1、阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA),位于智利北部海拔4576~5044米的查南托高原,由64台口径12米的天线组成,

2、南极巡天望远镜(South Pole Telescope),这是由我国自主研发的首台全自动无人值守望远镜,位于南极大陆冰盖最高点冰穹A(DOME A)西南约7.3公里(昆仑站附近)海拔4087米,这是一台大视场折反射望远镜光学系统,有效观测口径为50厘米。

3、阿塔卡马探路者实验望远镜(Atacama Pathfinder Experiment,APEX),同样是位于智利的查南托高原上,距离ALMA不远,主天线为12米的亚毫米波段天线。

4、大型毫米波望远镜(Large Millimeter Telescope),位于墨西哥波伯拉州海拔4500米的西耶拉火山顶,主天线口径达50米,整体重达2500吨,其主要任务是探测宇宙大爆炸后残存的电磁辐射。

5、位于美国亚利桑那州的亚微米波望远镜(ubmillimeter Telescope,SMT),天线直径为10米,虽然不算很大,但工作效率很高。

6、麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT),位于美国夏威夷冒纳凯阿火山,天线直径15米。

7、亚毫米波望远镜(Sub-millimeter Array,SMA),也是位于美国夏威夷冒纳凯阿火山,由八个直径6米的无线电望远镜组成。

8、西班牙30m毫米波射电望远镜,位于西班牙南部百莱达山上,天线直径30米。

以这些望远镜为主的观测网,EHT可以提供比哈勃望远镜分辨率高近1000倍的目标图像(非可见光波段),这就可以是其观测到最后进入黑洞事件视界的一些旋流,虽然黑洞本身依然是不可见的,但是在宇宙深空的背景中也许可以“看”到一个黑色的轮廓。当然,也有可能看到黑洞辐射的能量喷流。其实,EHT就是尽量捕捉黑洞周围环境的清晰图像以衬托出黑洞的“影像”。当然,具体是什么样的,很快就会知道了。

事件视界望远镜(EHT)的口径为什么会跟地球直径一样大

人类历史上关于黑洞的第1张照片即将亮相,这是天文研究史上划时代的大事件。2019年4月10日晚上9:00(北京时间),比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿六个地方将召开新闻发布会,宣布一项与超大质量黑洞照片有关的重大成果,人类首张黑洞照片将展现在人们眼前,传说中极难被观测的黑洞就要露真容了,因为每一位天文爱好者都无比兴奋。

这次要揭晓的两个黑洞是银河系中心黑洞人马座a*和M87星系中心黑洞,人马座a*黑洞的质量大约相当于太阳的431万倍,M87星系中心黑洞质量约为太阳的30亿倍(一说为64亿倍),这两个黑洞虽然质量巨大,但是由于距离我们非常遥远,想看清它们的真面目可并不容易,人马座a*距离我们约2.6万光年,M87中心黑洞距离我们约5700万光年,一般的天文望远镜都是办不到的,所以科学家们想了一个办法,组建了一个被称为“事件视界望远镜(EHT)”的专门观测黑洞的系统,那么它到底是一个什么样的事物呢?

其实事件视界望远镜并不是一个传统观念的观测平台,而是由位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极的天线组成观测阵列,包括8处独立的大型天文望远镜阵列。

这些望远镜分别是:1.南极望远镜(South Pole Telescope);

2.位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵(Atacama Large Millimeter Array,ALMA);

3.位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜(Atacama Pathfinder Experiment);

4.墨西哥的大型毫米波望远镜(Large Millimeter Telescope);

5.位于美国亚利桑那州的多镜面望远镜(Submillimeter Telescope);

6.位于夏威夷的麦克斯韦望远镜(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT);

7.位于夏威夷的亚毫米波望远镜(Submillimeter Array);

8.位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。

这些望远镜从南到北横跨7000公里左右,从东到西跨越的距离也差不多,就是如果将它们彼此连线串联起来,它们组成的面积将和地球的视直径差不多,这些望远镜通过甚长基线干涉测量技术(VLBI)同时观测某个黑洞,基本上可以看作以地球的视面积范围上观察,因此事件视界望远镜(EHT)也被称为“地球一样大的望远镜”。

组成事件视界望远镜的8处观测台多数都是单一望远镜,比如夏威夷的JCMT和南极望远镜;但也有望远镜阵列,比如ALMA望远镜是由70多个小望远镜构成,对黑洞的观测将宏大而细致,可以较好的得出黑洞的具体样貌。

黑洞是宇宙间最神秘最奇特的天体,自从它被爱因斯坦广义相对论预言存在以来(爱因斯坦本人并不认为黑洞存在),科学家们从没有看过它的真正样貌,2017年的4月5日到14日之间,来自全球30多个研究所的科学家们决定利用这8个分布于全球不同地区的射电望远镜阵列组成的“事件视界望远镜”来观察黑洞的视界面,他们选择的对象就是银河系中心黑洞人马座a*和M87中心黑洞。之所以选定这两个黑洞作为观测目标,是因为它们的视界面在地球上看起来是最大的,其它黑洞要么质量较小,要么位置不太合适,总之都不如这两个黑洞的观测条件。

虽然如此,要想看到这两个黑洞也是异常困难的,离较近的银河系中心黑洞人马座a*也有26,000光年,它的视界直径大约为4500万公里,然而由于距离太远,这需要望远镜的分辨率特别高才行,据说分辨率要相当于从美国纽约看到德国柏林一枚钱币上的日期,好在事件视界望远镜的分辨率也足够强,由于跨度巨大以及甚长基线干涉测量技术的运用,它的分辨率比哈勃望远镜强了1000倍,相当于可看清40万千米外一个直径不到5厘米的物体,基本可以满足对银河系中心黑洞和M87中心黑洞视界面的观测要求。经过事件视界望远镜的长期观测以及科学家们的通力合作,历史上第1张真正的黑洞照片即将展现于世人面前。