观测宇宙学 物理利用回声测量距离的应用题
『菜叶网摘要_测量|太好了，实现利用黑洞的“回声映射”测量广阔的宇宙距离』光离开了黑洞吸积盘，最后会遇到一个大多数超大质量黑洞系统的共同特征:一个很大的尘埃云，形状像甜甜圈(也被称为环面) 。当来自吸积盘的闪光到达弥漫尘埃的圆环内壁时，光线被...
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【观测宇宙学 物理利用回声测量距离的应用题】当你抬头仰望夜空时，你如何知道你所看到的那些光点是璀璨而遥远的，还是相对微弱而近?一种方法是比较物体实际发出的光和它看起来的亮度。它的真实亮度和表观亮度之间的差异，揭示了一个物体与观察者的距离。测量天体的亮度是一项挑战，尤其是对于不发光的黑洞。但是位于大多数宇宙岛中心的超大质量黑洞提供了一个漏洞：它们经常拉拽周围的大量物质，形成能发出璀璨辐射的吸积盘。
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通过测量璀璨黑洞吸积盘的亮度，天文学家可以测量到黑洞及其所在宇宙岛的距离。距离测量不仅可以帮助科学家创建一个更好的宇宙三维地图，还可以提供关于这些天体是怎么以及什么时候形成的信息。在一项新的研究中，天文学家使用一种被戏称为“回声映射(Echo mapping)”的技术来测量500多个宇宙岛中黑洞吸积盘的光度。在发表在《天体物理学》期刊上的一项新研究，支持了这种方法可以用来测量地球和这些遥远宇宙岛之间距离的观点。
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当靠近黑洞的热等离子体(失去电子的原子)变得更亮时，就开始了回声映射的过程，有时甚至会释放出短暂可见光耀斑(即人眼能看到的波长)。光离开了黑洞吸积盘，最后会遇到一个大多数超大质量黑洞系统的共同特征:一个很大的尘埃云，形状像甜甜圈(也被称为环面)。当来自吸积盘的闪光到达弥漫尘埃的圆环内壁时，光线被汲取，导致尘埃升温并释放出红外光。
黑洞的“回声映射”
这璀璨的环面是一个直接回应，或者，有人可能会说一个“回声”的变化发生在吸积盘。从吸积盘到尘埃环体内部的距离，可能是很大的(数十亿或数万亿英里)。即使是以每秒300000公里速度飞行的光，也需要数月或数年才干穿过它。如果天文学家能观测到吸积盘中最初的可见光耀斑和随后的环面红外亮度，就能测量光在这两个结构之间传播的时间。因为光以标准的速度传播，这个信息也给天文学家提供了吸积盘和环面的距离。
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然后，科学家可以利用距离测量来计算吸积盘的光度，以及理论上它与地球的距离。真相是这样的：吸积盘中最接近黑洞的部分温度可以达到数万度高到连原子都被撕裂，尘埃颗粒也无法形成。吸积盘发出的热量也使其周围区域变暖，就像严寒晚上的篝火一样，在远离黑洞的过程中，温度逐渐降低。天文学家知道，当温度下降到大约2200华氏度(1200摄氏度)时，尘埃就形成了。
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