【人類首次】不可見的黑洞終於被拍到!

4月10日,由全球約200名科學家合作的「事件視界望遠鏡」(Event Horizon Telescope)項目,公布人類史上首張黑洞照片,解開黑洞的神祕面紗,讓人類更進一步了解宇宙的奧秘。

物理學家愛因斯坦(Albert Einstein)在1907開始研究物理的相對原理,在1915年發表《廣義相對論》,利用幾何語言來描述重力。根據《廣義相對論》,愛恩斯坦預言了某些大質量恆星終結後,會形成時空極度扭曲以至於所有物質,包括光都無法逃逸的區域,這便是黑洞(Black Hole)。

長期以來,天文學家多年嘗試觀察黑洞,但由於黑洞擁有強大重力場,甚至光都無法逃逸,導致難於進行觀測。這次「事件視界望遠鏡」透過蒐集黑洞的事件視界周邊的物質輻射數據,來拍攝黑洞的「剪影」。

「事件視界」是黑洞的界線,物體向着黑洞中心越過事件視界後,因逃逸所需的速度將超過光速,而《廣義相對論》指出沒有任何事物比光速更快,因此理論上進入黑洞的物體便無法離開,在事件視界外亦無法觀察黑洞內部。

雖然黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它其他事物的影響。天文學家藉由物體被吸入黑洞之前因高熱而放出的紫外輻射和X射線等「邊緣信息」,可以獲取黑洞的存在訊息。另外,黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行黑洞軌跡而推測出來,並知道其位置與質量。

這次「事件視界望遠鏡」集合全球約200名科學家,從各地天文望遠鏡連接組合,建造一個超型望遠鏡虛擬網絡。它們分別設於美國、墨西哥、西班牙、智利、法國、格陵蘭與南極,於2017年4月進行觀測,形成一個口徑相當於地球直徑的望遠鏡,所得數據隨後集中分析合併後形成照片。由於黑洞不會發光,所以科學家所「拍攝」的其實只是黑洞的「陰影」,完成後把所得數據拼湊出黑洞的輪廓,並花了2年時間「沖曬」照片。

今次觀測的其中一個超大質量黑洞「人馬座A*」位於銀河系中心,另一目標則位於「處女座A」星系,兩者大小懸殊。前者直徑1270萬公里,擁有400萬個太陽質量;後者直徑長達177億公里,約有10億個太陽質量。

這次人類首次成功觀測黑洞,對宇宙學的研究影響深遠。在宇宙學中,可觀測的常規物質佔4.9%,而不可觀測的暗物質(Dark Matter)卻佔95.1%。科學家以往因技術限制,未能觀測宇宙的暗物質,以致對宇宙的理解不足。但是,今次「事件視界望遠鏡」成功觀測黑洞,突破了這個缺口,讓人類能更進一步了解宇宙。

最後,送上一首二次創作【黑洞 物理篇】!

影片來源︰「HK Feel」

 

林伯強   

 關於亞伯林 (林Sir)

林伯強致力推動STEM教育,在多份報章撰寫科普文章,例《都巿日報》、《文匯報》和《大公報》等等,並首創「唱歌教科學」方法,以唱歌方式教授科學知識,代表作包括《激光中 物理篇》、《鋼之鍊金術師 化學篇》、《齊來煉金 化學篇》、《重力牽手 物理篇》《無重量 物理篇》等等,獲多個媒體報導和轉載。林氏以「亞伯林」網名在多個網上社交平台發表「科學教育歌」,獲得大量網民點讚並轉載,成為本地「唱歌教科學」的網絡紅人。