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黑洞 黑洞6問：黑洞內(nèi)部是什么樣子？黑洞圖片發(fā)布，理論和實(shí)測(cè)的碰撞

在科學(xué)領(lǐng)域，沒有什么比你在第一次觀察或?qū)嶒?yàn)結(jié)果中驗(yàn)證一個(gè)長(zhǎng)期的理論預(yù)測(cè)時(shí)更令人興奮的了。2012年，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)揭示了希格斯玻色子——標(biāo)準(zhǔn)模型中最后未發(fā)現(xiàn)的基本粒子的存在。 幾年前，LIGO合作直接探測(cè)到了引力波，證實(shí)了對(duì)愛因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)。

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在2019年4月10日，事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目發(fā)布了一個(gè)備受期待的聲明，他們公布了有史以來的第一個(gè)黑洞事件視界圖像。 在2010年代初，這種觀察在技術(shù)上是不可能的。然而現(xiàn)在，我們不僅要看看黑洞究竟是什么樣子，而且我們還將測(cè)試空間，時(shí)間和重力的一些基本屬性。

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要對(duì)太空中的任何對(duì)象進(jìn)行成像，則必須克服下面兩個(gè)難題：
1、必須收集足夠的光才能看到目標(biāo)，即在測(cè)試儀器和目標(biāo)對(duì)象附近其他物體的背景噪聲中將目標(biāo)的信息提取出來。
2、您需要足夠的分辨率（或分辨率）來顯示正在查看的對(duì)象的結(jié)構(gòu)，否則您的所有數(shù)據(jù)將只是一個(gè)像素點(diǎn)。
因此，如果想要對(duì)黑洞的事件視界進(jìn)行成像，需要收集足夠的光線把使黑洞周圍的輻射從環(huán)境的其他輻射中分離出來，并且還要探測(cè)比事件視界直徑更窄的角度尺度。

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到目前為止，兩種可能的模型可以成功地?cái)M合事件視界望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)，截至2018年早些時(shí)候，兩者都顯示出一個(gè)偏離中心，與施瓦西半徑相比更大的宇稱不守恒的事件視界，，與愛因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)一致。
我們驗(yàn)證這兩個(gè)模型的唯一方法是使用巨大的，超靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，觀察從地球可見的角度大小的最大黑洞。 黑洞越大，其事件視界的直徑就越大，但它的距離會(huì)讓它顯得越小。 這個(gè)理論下，最大的黑洞將是射手座A *，這是位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，而第二大黑洞將是位于M87星系中心的超大型黑洞，距離我們大約6000萬光年。

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望遠(yuǎn)鏡從地球兩個(gè)半球的不同地方觀測(cè)，有助于提高事件視界望遠(yuǎn)鏡的成像能力。 從2011年到2017年（特別是2017年）的數(shù)據(jù)應(yīng)該使我們現(xiàn)在能夠構(gòu)建射手座A *的圖像，也可能構(gòu)建M87中心的黑洞圖像。
黑洞被快要被它吞噬的物質(zhì)所包圍。這些物質(zhì)會(huì)散落在黑洞的外面，旋轉(zhuǎn)，升溫，并在進(jìn)入黑洞時(shí)發(fā)出輻射。這些輻射在光譜中的無線電部分，并且可以被足夠靈敏的望遠(yuǎn)鏡陣列所觀測(cè)到。
事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）正是我們觀察黑洞所需的無線電陣列 - 在南美洲的ALMA望遠(yuǎn)鏡陣列做出了最大的貢獻(xiàn) - 不僅收集無線電信息，而且具有很高的分辨率。 EHT由數(shù)十個(gè)單獨(dú)的鏡盤組成，具有足夠的組合光聚集能力，以顯示黑洞周圍的輻射，鏡盤之間的距離提供了對(duì)所討論的事件視界進(jìn)行成像所必需的分辨率。

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阿塔卡馬大毫米/亞毫米望遠(yuǎn)鏡陣列，曾拍攝麥哲倫云。作為ALMA的一部分，大量的鏡盤整合在一起，有助于在小范圍內(nèi)獲得清晰的圖像，而相對(duì)較少數(shù)量的隔得更遠(yuǎn)的鏡盤陣列有助于在獲取最亮部分的細(xì)節(jié)。向事件視界望遠(yuǎn)鏡添加ALMA使得構(gòu)建事件視界圖像成為可能。
我們之前使用這種技術(shù)進(jìn)行長(zhǎng)基線干涉測(cè)量，用于觀察巨大的單盤望遠(yuǎn)鏡也看不見的星體的特征。只要嘗試觀察的特征足夠明亮并且在同時(shí)觀察的望遠(yuǎn)鏡中顯示，就可以獲得與望遠(yuǎn)鏡之間的距離相對(duì)應(yīng)的成像分辨率，而不是僅限于望遠(yuǎn)鏡直徑。

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木衛(wèi)一的掩星，其噴發(fā)的火山Loki和Pele，被木衛(wèi)二遮擋，在這張紅外圖像中是看不見的。 而GMT（巨麥哲倫望遠(yuǎn)鏡）能夠?qū)⒎直媛侍嵘玫角逦脠D像。
最引人注目的是，到目前為止，望遠(yuǎn)鏡陣列已被用于對(duì)木衛(wèi)一表面噴發(fā)的火山進(jìn)行成像，即使在木衛(wèi)一被另一顆木星衛(wèi)星遮擋的時(shí)候。
事件視界望遠(yuǎn)鏡根據(jù)相同得原理，來探測(cè)從地球看到的具有最大角直徑的黑洞周圍的輻射。 以下是我們?cè)谟^看第一次發(fā)布黑洞圖像時(shí)需要學(xué)習(xí)的六件事：

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