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科学,黑洞|满怀期待，第一张黑洞视界照片！( 三 )


此外 ， 我们还观察了候选黑洞周围个别恒星以及恒星残骸的运动 ， 它们似乎是围绕着大质量物体运动 ， 这种物体除了黑洞以外没有别的解释 。例如 ， 在银河系中心 ， 我们观察了许多围绕着被称为人马座A*的物体运行的恒星 ， 据推测 ， 它的质量相当于400万个太阳 ， 并发射耀斑和无线电波 ， 还显示出正电子(反物质的一种形式)被垂直喷射到银道面上的特征 。
其他的黑洞也有许多相同的特征 ， 例如M87星系中心的超大质量黑洞 ， 据估计它的质量相当于66亿个太阳 。
科学,黑洞|满怀期待，第一张黑洞视界照片！
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三张图片展示了M87星系中心 ， 地球上所见的第二大黑洞 。尽管它的质量相当于66亿个太阳 ， 它离我们的距离是人马座A*的两千倍 。视界望远镜不一定可以确认到它 ， 但如果宇宙足够仁慈的话 ， 我们不仅可以得到它的图象 ， 还可以得知X-射线发射能否为我们提供对黑洞质量的准确预测 。图源：上方图片 ， 可视图象 ， 哈勃空间望远镜/美国宇航局/Wikisky;下方左边图片 ， 无线电图像 ， 美国国家射电天文台/超大射电望远镜阵列(VLA)；下方右边图片 ， X射线图象 ， 美国宇航局/钱德拉X射线望远镜 。
最后,我们已经看到许多其他观测特征 ， 例如直接探测到相互盘旋和合并的黑洞产生的引力波 ， 直接坍缩事件和中子星合并导致黑洞的产生 ， 以及被认为由质量和定向不同的黑洞引起的类星体、亮星和微类星体的亮度变化 。
有了视界望远镜的重大发现 ， 我们有充分的理由相信黑洞的存在 ， 它们符合广义相对论 ， 并被物质包围 ， 这些物质加速并释放辐射 ， 我们应该能够检测到 。
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活跃星系核的想象图 。吸积盘中心的超大质量黑洞向太空喷射出狭窄的高能量物质喷流 ， 喷流与吸积盘垂直 。一颗四十光年外的耀变体发射出很多最高能量宇宙射线和中微子 。只有黑洞外部的物质能逃离黑洞；视界内部的物质则无法逃脱 。图源：德国电子同步加速器研究所, 科学交流实验室 。
视界望远镜的最大进步就是观测到视界本身 。在那个区域内 ， 不该观测到任何物质以及辐射 。这个望远镜应该观测到黑洞固有的一些微妙效应 ， 包括最内部的圆形轨道大小应该是视界的三倍 ， 以及由于被加速物质的存在 ， 视界周围应该会发出辐射 。
黑洞视界的第一张照片应该可以回答很多问题 ， 你可以看看我们可能会从中学到什么 。但最大的进步在于：它会以一种全新的方式来验证广义相对论的预测 。如果我们对引力的理解需要在接近黑洞时进行修正 ， 这次的观测会为我们指明方向 。
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到目前为止 ， 2018年初 ， 两种可能成功地匹配视界望远镜数据的模型 。两者都显示了一个偏离中心且不对称的视界 ， 视界比史瓦西半径更大 ， 与爱因斯坦广义相对论中的预测一致 。全图尚未向公众公布 ， 但预计将于2019年4月10日发布 。图源：R.-S. LU 等人 ， 天体物理学杂志859卷 。
数百年来 ， 人类一直期待着黑洞的存在 。在我们的一生中 ， 我们收集了一整套证据 ， 不仅证明了它们的存在 ， 而且证明了它们预期的理论性质与我们所观察到的惊人地一致 。但也许这当中最重要的预测 ， 也就是关于视界的存在和性质的预测 ， 则并没有直接被证实过 。
在全世界数以百计望远镜的实时观测下 ， 基于实际数据 ， 科学家们已经完成了地球角度观察到最大黑洞的重构图像：银河系中心400万倍太阳质量的怪兽 。我们在4月10日所见要么会进一步证实广义相对论 ， 要么会颠覆我们对引力的认知 。全世界都满怀期待 。


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