天文学家发现24颗超级宜居行星
将推动天文观测设施投资
超大质量黑洞同时捕获多个星系
诺贝尔化学奖花落“基因剪刀”
着陆小行星进入倒计时!

将推动天文观测设施投资

2020-10-08 11:26 主页 来源:未知
将推动天文观测设施投资

黑洞是时空的迷宫,无论是物质还是光线都无法逃脱。其巨大的质量、近乎于点的体积、吞噬一切的引力和无限大的时空曲率,吸引着人类一百多年来持续的探索。

今年的诺贝尔物理学奖授予了三位科学家在黑洞研究方面的工作,引起了天文学的轰动。当地时间10月6日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2020年诺贝尔物理学奖的一半授予罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),另一半授予雷因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和安德里亚·格兹(Andrea Ghez),以表彰他们发现了“黑洞”。

法国天体物理学家、法国国家科学研究中心(CNRS)主任让-皮埃尔·卢米涅(Jean-Pierre Luminet)教授对第一财经记者表示:“黑洞能获得诺贝尔奖真是个太大的惊喜了!这对于宇宙科学来说是一个很好的信号,在瑞典科学院看来,宇宙科学似乎‘风起云涌’!”

 

100年前,爱因斯坦广义相对论提出后不久,便有科学家探讨了黑洞周围的光线弯曲现象。卢米涅教授等人研究分析了克尔黑洞(Kerr black hole),并计算出黑洞的自转如何影响事件视界投影的形状,模拟出首张黑洞的图像。2019年4月,科学家发布了银河系M87中心的巨大黑洞的第一张望远镜照片,提供了黑洞存在的直接“视觉”证据。

 

卢米涅教授在40年前绘制了人类首张黑洞图片,这张图片与去年发布的黑洞真实图片惊人相似。他表示,现年86岁的新西兰天体物理学家罗伊·克尔(Roy Kerr)在1963年发现了描述旋转黑洞的广义相对论方程的精确解,对2019年4月发表的人类历史上第一张黑洞照片也有重要贡献。

去年诺贝尔物理奖获得者米歇尔·马约尔(Michel Mayor)教授对第一财经记者表示:“天体物理学未来几年还将引来非常激动人心的发现,并有望继续成为诺贝尔奖的主题,比如银河系中黑洞的影像图。”

欧洲南方天文台(ESO)荣誉天文学家迪特里希·巴德(Dietrich Baade)教授也对第一财经记者表示:“黑洞图像值得获得诺贝尔奖。”巴德教授团队今年发现了迄今为止离地球最近的黑洞,他还准确预测了黑洞的发现有望获得今年诺贝尔物理学奖,并准确预测了德国马普所的莱因哈特·根策尔(Reinhard Genzel)教授有望获奖。

巴德教授解释说,今年诺贝尔物理学奖获得者里卡尔多·贾科尼(Riccardo Giacconi)教授引入了与哈勃太空望远镜相同的观测模式来观测黑洞,“根据这种模式的观测计划是革命性的,ESO是第一个大规模提供这种观测的主要观测站。”

2013年起,ESO开始打造世界上最大型的光学望远镜“欧洲极大望远镜”(E-ELT)。该望远镜位于智利北部的山上,能够观察到恒星周围的行星和黑洞等,预计2022年完成,投入超过10亿欧元。

科学家希望借此观察到黑洞的形成、其他宇宙间的物质形成,以及太阳系之外的行星。巴德教授等天文学家今年5月发现了一颗4.2倍太阳质量的小黑洞,这颗黑洞位于三星系统中,距离地球1000光年,是迄今为止人类发现的最近黑洞,这也是人类肉眼能够看到的黑洞系统。该结果发表在了《天文与天体物理》杂志上。

巴德教授告诉记者,通过技术的发展,未来人类还将发现更多黑洞。“通过寻找光学对应物的方法来发现黑洞的方法看起来不太可能,因为现在的X射线源的数量似乎相对完整,而且这些射线源通常距离很远,并且银河系大量的灰尘会吸收光源,因此不利于观测。”巴德教授表示:“我们必须以另一种方式进行黑洞的观测,也就是利用黑洞与其他物质相互作用的方式,即以双星形式围绕黑洞周围发光恒星的轨道运动进行搜寻。”

他还表示,中科院国家天文台的“郭守敬望远镜”(LAMOST)正在进行一项针对此类来源的重要观测,很有希望能够找到更多的黑洞,“近年来,天体物理学在空间、时间、质量和能量的大规模发现和解释各种现象方面取得巨大的进步。但这些都是受益于对观测设施的大量投资。”

巴德教授认为,如果再建一个带有光纤链路的具有公里级干涉能力的欧洲极大望远镜(ELT)将会非常有用,功率更大的探测器网络与天基引力波天文台LISA结合使用也有助于在观测上实现新的突破,下一代的大型巡天望远镜(LSST)和中微子观测站也都是天体物理发展的重要观测工具。