高中生科研物理學(xué)方向課題：研究黑洞的究極意義

人們對(duì)未知的外太空從未停止過探索，從月球到太陽(yáng)系再到銀河系，隨著科技的發(fā)展，宇宙的秘密也在逐漸被揭露……

北京時(shí)間5月12日,全球多地同步舉辦“來(lái)自事件視界望遠(yuǎn)鏡的關(guān)于銀河系中心的突破性成果”發(fā)布會(huì)，發(fā)布了位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞Sgr A*的第一張照片。

這是EHT合作組織繼2019年發(fā)布人類第一張黑洞（星系M87中央黑洞）照片后的又一重大突破。

此次發(fā)布的照片為之前諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)——“銀河系中心黑洞的發(fā)現(xiàn)”提供了直接視覺證據(jù)。

拍攝黑洞竟然真的實(shí)現(xiàn)了

在2017年，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用事件視界望遠(yuǎn)鏡EHT觀測(cè)星系M87中央黑洞M87*和距離地球27000光年的銀河中心黑洞Sgr A*。

觀測(cè)期間，每晚需連續(xù)采集好幾個(gè)小時(shí)，類似相機(jī)長(zhǎng)時(shí)間曝光。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)幾天順利完成了觀測(cè)任務(wù)，接下來(lái)最重要也是最繁瑣復(fù)雜的工作就是整理分析龐大的數(shù)據(jù)。

EHT的8個(gè)臺(tái)站觀測(cè)5天就記錄了大約3500TB的數(shù)據(jù)，經(jīng)過兩年對(duì)數(shù)據(jù)校正處理和分析后，才有了19年人類首張黑洞M87*的照片，而最近發(fā)布的Sgr A*照片則更是用了長(zhǎng)達(dá)五年的時(shí)間才完成。

?· 事件視界望遠(yuǎn)鏡EHT ·?
該望遠(yuǎn)鏡利用甚長(zhǎng)基線干涉技術(shù)（VLBI）觀測(cè)星系中央特大質(zhì)量黑洞，由來(lái)自南極、智利、墨西哥、美國(guó)亞利桑那州、美國(guó)夏威夷（中國(guó)參與運(yùn)行）、西班牙的八個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡組成。

各地射電望遠(yuǎn)鏡互相協(xié)調(diào)、同時(shí)觀測(cè)同一目標(biāo)并記錄下數(shù)據(jù)，其口徑等效于地球直徑。
圖片來(lái)源：EHT

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人類一直在探索前進(jìn)

人類對(duì)黑洞的探索可以追溯到上個(gè)世紀(jì)。1974年天文學(xué)家布魯斯·巴里克（Bruce Balick）和羅伯特·布朗（Robert Brown）使用長(zhǎng)基線干涉的方式確認(rèn)了銀河系中心的射電源，羅伯特·布朗將其編號(hào)為Sgr A*（人馬座A*）。

后來(lái)科學(xué)家們意識(shí)到“Sgr A*就是對(duì)應(yīng)于銀河系中心四百多萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞的射電源”，后來(lái)科學(xué)家提出利用VLBI技術(shù)來(lái)確定銀河系中心黑洞的大小。

近二十年，隨著VLBI技術(shù)及觀測(cè)設(shè)備的發(fā)展，人們終于開始對(duì)黑洞開展高辨率觀測(cè)。
Sgr A*照片發(fā)布后，一位來(lái)自上海天文臺(tái)的EHT合作成員表示：“研究團(tuán)隊(duì)遍歷了極大的成像參數(shù)空間，才得以確定這張黑洞照片。”
來(lái)源：中科院上海天文臺(tái)

研究黑洞的究極意義

Sgr A*照片的發(fā)布，意味著人類在觀測(cè)設(shè)備、觀測(cè)技巧、數(shù)據(jù)處理能力等多方面有了質(zhì)的飛躍。

同時(shí)研究人員認(rèn)為，這次發(fā)布的觀測(cè)成果可能會(huì)為新的量子引力理論提供一條道路——將愛因斯坦廣義相對(duì)論與量子理論結(jié)合起來(lái)。

他們還開始使用新的數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試超大質(zhì)量黑洞周圍氣體行為的理論和模型。這一過程尚未被完全解釋，但倫敦大學(xué)學(xué)院的Ziri Younsi博士說“這是我們了解銀河系如何形成的關(guān)鍵。”

天文物理領(lǐng)域既神秘又充滿驚喜，如果你也對(duì)美麗的星辰宇宙心生向往，可以了解以下天體物理學(xué)課題，和導(dǎo)師一起探索宇宙的奧秘。

課題介紹

• 課題名稱: 活動(dòng)黑洞中塵埃的極紫外消光曲線測(cè)量
• 相關(guān)學(xué)科：物理學(xué)
• 課題介紹：宇宙中塵埃是普遍存在的，塵埃通過對(duì)光的吸收和再輻射影響一系列重要的天體物理過程。本項(xiàng)目擬利用活動(dòng)黑洞作為背景光源，通過比較有塵埃和無(wú)塵埃的類星體樣本的紫外性質(zhì)，首次研究活動(dòng)黑洞寄主星系中塵埃的消光性質(zhì)，并推斷塵埃的大小分布和化學(xué)成分。

導(dǎo)師介紹

• 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天體物理博士畢業(yè)，極地科學(xué)研究部副研究員；
• 曾主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目與上海市自然科學(xué)基金項(xiàng)目，在Nature、ApJ、MNRAS 等頂尖期刊發(fā)表論文40余篇；
• 研究領(lǐng)域：南極天文學(xué)、星系中心超大質(zhì)量黑洞與星系共同演化、類星體吸收線系統(tǒng)研究等。

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