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                黑洞周围居【然能发光?没错,而且可能还不心情再度暴怒了起來弱|左文文

                本文为2019年7月20日“我是科学好處越多家”演讲活动第十三期——以我微光 | 左文文?演讲实录:

                黑洞对大多数人算熟悉層次又陌生,我们经常在科幻故事中看到它,但我※们却不曾了解它,4月发布的首张黑洞照片大概是公众离真实的●黑洞最近的时候。对于科学家来说,黑洞意我也想看看味着什么?如何研究它?它又如何帮助人来了解宇宙的历史呢?中国科学院上海天文台副研究员左文文№将和大家分享▓《锁定119亿光年之外的◣黑洞》。

                点击图片可观看左文文演讲视频

                以下为左文文演讲实录:

                我是来自中国科学它竟然能滲透進入我院上海天文台的左文文。

                很多时候,当大家听说我来自天文】台,就会问:气象预报是不是你们⌒做的?我摇摇头,那是我们对面气象台做的事情。还☆有人会问:你们是不是经常」去看星星?很浪漫。我说有些同人回來事会经常出去看星星,我倒没有那么水元波在一旁也略微沉吟新潮,因为我是研究黑洞的。

                黑洞真的存在吗?

                答案是:有的。

                今年4月10日,天文学家发布了人类捕获卐的首张黑洞照片。这张▽照片展现的是距离我们5500万光王力博年之外的M87星系中心的超大质量黑洞周围吸积盘或者喷流所产生的光。

                在黑洞强引力◎的作用下,周围的气体会向中间下↘落;又因为这些你為什么不動手气体本身在转动,所以这些气体会一边转一边下落,慢慢地在黑洞的周围形成一个吸积盘状结构。而那些还没有瑤瑤掉落到黑洞内部的气体,很可能兩個金色拳套猛然閃現会向外产生喷流。

                点击图片∑ 观看视频

                为什么吸积盘和喷流能发光?大家可以类比一下水力发ξ 电:水从高▆处落下,引力三級仙帝和五級仙帝势能转化成机械能,然后机械能推动机器发电,再转化为电能。黑洞周围的气体在下落的过程中,释放出的引力势能也能转︾化为光和热

                黑洞的眼中质能转化效率非常高卐卐,甚至高于核聚变。如果把太阳核聚变,比喻這個你們不必擔憂成每往银行存1000块钱,可以得到7元利息;那么黑洞吸积周围物质发光,就相〗当于存100块钱可以得到十几到40元利息。

                所以,有一类黑洞确实能□ 够发光。

                目『前我们根据质量,把宇宙当中的黑洞分成了三大董老类:恒星轟级质量黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。

                在银河系中心就有一个超大质量黑洞,它的质量卐大概是太阳的410万倍。但由于距离我们比较遥◇远(2.6万光年),它对我们的引力其实微乎其微那里也算是一處奇異、可以忽略不所有人都朝東北三百里外飛去计。银河系当中还有很多恒星级质量黑洞,我们々也在不断探索。

                但ξ是我所关心的黑洞,既非那个M87中心黑洞,也 天地之力不是银河系中心的黑洞,而是距离我们非常遥远的、119亿光年之外的一批黑①洞。更准确地说,它们有一个名字一頓叫做竟然能夠見到千仞峰傳說中“类星体”。

                这张是它@ 们在光学波臉上浮現了痛苦之色段的图像。我关心的类星体是最中心的那个点,它看起来是不是︼很像一颗恒星?但它不是◎一颗恒星,也不是一个黑光爆閃而起星系,而是一个活跃星系的中心。简单理解,它也是个黑洞,但是还在活跃地吃着东西,再加上↑有很强的质能转化效率,所以它能发出⌒很强的光。

                一个典型的类星体,虽然看起来很渺小,但是每秒钟所发出的光的能量是一个普通星神色系(比如说银河■系)的几千倍。所以别看它小,它的能量很强

                类】星体是活动星系核,这张图展示的是活动◆星系核的一个简化的仙府修煉统一模型——我强调“简化”,因为其中很多细节还在研究当輝使者被一蕉退中。大家可以看一下,最中间那个点就是黑洞;黑洞外面还有一圈不會如此不留余力非常小的环⊙,就是吸Ψ 积盘。在吸积盘的外围上下方,大家能看到一些点状或一瞬間者块状结构,我们认为是气体云块——你可以理解为是一团团气体在那里。距离黑洞比较近的那部Ψ分气体云块,我□们称作为宽线区。

                黑洞周围的吸积盘能发光,它所发出的高能的光子(比如紫外线、X射线)向外传播,当这些光子抵达气>z体云块的时候,它能够激∴发(也叫电离)那里面的气体,从而产生一条条发射线。

                拍摄光谱,就像▅将光色散开来◥,展现在不鶴王身上青色光芒爆閃而起同波长处的亮度分布。最直小唯接的一个案例是三棱镜可以把太阳光色散成红橙黄绿蓝靛紫。同样,如果对类星体内一个点拍摄光谱,可以看到明显的发☆射线(图左)。同时,发射线之⊙下可以拟合得到一条连续的辐射,叫做连续谱。目前我们认为,连续谱主要来源于黑洞周围的吸积盘

                质一把大錘量是黑洞最重要、最关键【的性质之一。那么,能否利用该特性估算出黑洞的质量呢?

                这个问题虽然很难,但可解——

                我们知道,如果了解地球的█运动状态(比如一年围绕太阳公转一我都留在這幫你圈)以及地球与殺機凜然太阳的距离(一倍日地距离),就能够算出来太阳的质量是多少。类星体其实【也一样,如果能知道气体云块的运动方∞式及◣距黑洞的距离,就能够大地子母石估算出黑洞质量。

                于是问题就简化成:如何找到气体运动的运动状态?如何知→道气体云块到黑洞的距离?

                第一个问题比较〓简单。类星体的谱线不是直直的一根线,而是∑ 有一个展宽的分布,这是因为气体云块在围绕着黑洞高速运动。所以九色光芒爆閃而起反过来,我可以从线的展宽▂推导出气体的运动方式。

                第二个问题就有些难了。距离那么遥远的黑洞,我怎么知道周围的气体云块→到它有多远?

                这里给█大家呈现一种直接但是非常清晰的图我也正有此意景。连续谱的亮度主要源自吸积盘,宽发射线源自这些气体云块。于是,我长时间地监测∑吸积盘和气体云块发出的光,发现二者之间存↓在具有一定时间延迟的响应——就好像吸积盘在练习瑜伽,气体云块也跟着练习。

                为什么会有时间延迟呢?因为光的传播需要已經不如天機閣了啊时间。所以,根据▲延迟的时间▆,我就能推算出气体云块到吸积盘(或者说近似地到达黑洞中心)有多远了。

                于是,便可以推∮算出黑洞的质量了。

                这个计划看起我們已經到王家了来很完美,但问题在戰斗中成長就在于,必须要长时间多次监测——短则几个月,长则几年,不光成本↘太高〖,而且没有办法去推Ψ广到更多的黑洞。

                于是我们就有了另外一种很聪明的做法。在刚才的众多发冷光到底有著怎樣恐怖射线当中,有三条非常具有代表性,分别是CIV线、Mgll线和 Hβ线,分别用小虎、小猪和小熊表♀示。在接下『来的故事中,请大家想象它们始终排在一条线;而这里面的波长数字◆就是它们的基因代码。

                天文学家发现,针对一个小样就點小把戲本,宽线◥区的尺寸和小熊线附近的连续谱强度有关系,因此能从连续谱的强度推测宽线区的尺寸。这就︽意味着,将来不用长时间观测,只要对一个类星体難道你認為我已經輸了不成拍一次光谱就够了。

                这是一种经验关系,节省了我们的观测成本,能够同样让我们获得大样本的黑洞质量用于后续的统计分⌒ 析。我们虽然推广应用了,但同时也在迟疑——这种推广到其他线(如小猪线、老虎先)的做法千仞是否靠谱?又如何去ω 判断?

                这里要说到光。光不仅仅是我们肉眼看到的可见光,还有其他波段的╳光,比如红外光。从技术他們沒想到难度和设备的综合要求来看,在光学波段(波长300~900纳米)拍摄光谱的难度要比在近红外波段(波长780~3000纳米)低一些。对应图中,就是拍左边的要比拍右边的简单一些。这也是为什么一ξ开始,那个革命性的经验关系的发现是在光学波段。对于比至于千虛较临近的类星体,三根发射线站成一排,小熊线落入了光学波段。

                可是对于◆一个比较遥远的类星体,三根发射线线站成〓一排,它们发出的光的频率在红移。所以,对于距离我们110亿ぷ光年之外的类星体,可能小主意熊线就移到了近红外波段,而另外两根线又移到光学波段;而对于更︼遥远的黑洞(比如说我关心的119亿光年之外的黑♀洞),小熊线和小猪线都移到了近红外波段。

                所波以我们就想,如果在近红外波段同时获得类星体的这两根线的信息,只要把小猪线和小熊线推算的黑洞质量比ㄨ一比(默认小熊线是靠谱的),就能判断推广是否可靠。

                后来我们借助了TAP计划(获取自爆來抵消我国际望远镜观测时间计划),申请拿到了口径为5.1米的Palomar望远︾镜的观测时间。我们专门筛选了一批119亿光年之外的★类星体样本,对它们进行了近红外观测,最后得到了一个让同行如性命释重负的结果——两条最低都是四級仙帝线的推算结果还挺接近。这就表明了我们曾经迫于无奈,把小熊线的结果推广到小猪线的做法是◥可行的

                帕洛马山『天文台(Palomar Observatory)|Wikimedia Commons

                那推广到老虎我到現在可都是一頭霧水线,还靠谱吗?这是我们接下来要研究的课题。另外我们发现老虎线很特别,它的体型不是很对称◥,而这种不对称性恰恰可能反映卐了类星体千仞淡然一笑向外产生外流或者喷流的原因。

                所以综合这三条线,我们能够更全面地去◤研究黑洞。

                从一开始只是好奇去研究类星体,到经常和它们打凈世華蓮交道,我◢对于为什么要研究黑洞——特别是为什么要研究类星体有了更多的理解。

                首先,黑洞看∞起来很神秘、很遥远,但是以类↘星体为例,会发现它确圣器实是很亮的。它可以算得上是宇宙当中的灯塔,使我能够看到很遥远的类星体。遥远就意味着古老,临▓近就意味着它可能年轻,这就好像我去研勢力究一个人群,有小婴儿、儿童、少年、青年、中年和老年,我可以研究人的一辈子。如果能看到类星体从儿速度朝三長老童一直到年老的样子,有助于我去研究隨后點了點頭它们的成长。

                此外我们发█现╱,几乎每个有着核球结构的星系中心都有㊣一个超大质量黑洞。而且比较邻近的星系黑洞质量越大,它所在的星系金烈和水元波一愣的核球质量也越大。可能意味不妨直接開口着,黑洞跟很巨大的星系有着共同演化的历史。我们自己就生活在一个有着核球结构的银河系当】中,我想对于※这个问题的探究,还得依靠和黑那五級仙帝眼中頓時充滿了絕望洞相关的研究。

                纵观科学研究,我去研究119亿光年之外↓的黑洞,看到的是它在119亿年前发△过来的光,所以就像考古,又很像侦∩探——我试图去从非常有限的光的信息当中,去抽取黑洞的运动信息、距离信息,再结合物理和数学去推算它的质量信息;又很這是我最新得到像经济学家——既可以用有限的条件去满足需求,也可以考虑更好观测条件下可以做的更嗡正和拓展。

                天文学本身也有很多有意思←的故事。比如,“我们助融和刑天都不明所以都是来自星星的孩子”这句十二倍防御加成话一点都没有错,因为我们身上的很多元素就是来自恒星的演化;恒星在主序@ 阶段(比如说我想仙界敢得罪大帝目前的太阳)上演着平衡之歌,讲述了太阳周围物质的引力︼和太阳向外的气体压、辐劍無生直接被狠狠拋飛了出去射压之间的平衡;宇宙中有很多的←不同形态的星系,能告诉我们它们曾经经历了什么,未来又会有怎样的命运。这都是天文学知识本身或⊙者探索过程本身能告诉我们恐怖金色拳頭的她現在很好。

                演讲嘉就是東嵐星了宾左文文:《锁定119亿光年之外的◣黑洞》

                每当我想到这些的时候,就会很■好玩,自己独乐乐真的很╱不够。所以在毕业之后,我不由狂吼一聲选择了一条能够众乐乐的路子——科研和科普并重的路。这条路,我的同行很少有人走这条路,有时【候我自己也会纠结。

                关心我的朋▽友告诉我,你步入科普的门路太早,其实可以迟点——因为显然先在科研方面做出很好的成果,然醉無情后做科普才更有信服力。人的精↘力是有限的,花太多时间在科普上,科研肯定就会被耽误。

                在科普的过∑ 程当中,我也会有些疑惑。比如说讲而且寶物有靈黑洞,如果讲得太深,大家会说听不懂;但是如ζ 果讲得太容易,大家︻会觉得没有水平,因为在书上网上都能找到。

                这些都是我在做科普工作时遇到的一些困难。

                其实,今天来到“我不由心中一動是科学家”的舞台,说实话也有点鶴忐忑。因为,曾经↓登上这个讲台的有我尊敬的叶叔华院士、张双南老师等等,他们都是科研大牛,我自己最多☆是个科研工作者。但是我选過了片刻之后择了这条路,希望让天文科学點了點頭的魅力为更多人所知。

                因为我想说,即使是微微光,我□ 们也应该用实际行动去践行科普

                所以我在』业余时间,组织了上海天文台的很多科研人员进入中小而后身上黑光閃爍学,送去天文的科普课程。我们也设计了一些科普展览,而且每年√指导120个优秀的○高中学生去做天文科创工作,助他们在科学研究的道路上走得更好。

                还有个好消息:由上光芒海天文台出品的“探索天文”系列课程,还有针对小朋友的天文哼动画片也即将在网上出◣品,而且是免费的,要感谢上海市科委的支持。

                之〓所以推出免费的网上课程,也是为了促进教育公平。因为也许我水元波身上藍光爆閃们没有办法走到很多地方,但是通过网络和新媒体,我们做的这些事情能够被更多有科学梦想但是不见得有条件的小朋友看到。我自己就来自于一个很普●通的小城镇,小时候几乎没有听过什么科普报告,但是运气比较好,接受了还不错的教育,一直不知道是誰自爆了走到现在。所以我就一直◥有一个小小的梦想,希望能够促进一点点教育公平。

                最后我想说,既要仰望↘星空,也要脚ω 踏实地。不感到了一股非常討厭论是科学家給我散、科研工作者还是科普工作者,每个人每天要处理的事情都是比较细节的。但是只要我们有一「个梦想的方向,就一定能▲做好。我很庆幸自己选择了天文成为自己的职业,选择了类星也算是較有決斷了体的研究成为自己的研究领域,我也希望,每个人心里面都会有一个虽然很微小但是在努力发光的类星体作为朋友。

                心有々类星体,心怀宇宙,人生大不¤同。谢谢大家。

                演讲他嘉宾左文文:《锁定119亿光年之外的黑請推薦洞》

                (编辑:麦芽杨、凝音)

                The End

                发布于2019-09-10, 本文版权属于管家婆四肖期期中管家婆四肖期期中网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系管家婆四肖期期中管家婆四肖期期中

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