人类历史上第二张黑洞照片问世，宇宙中的怪物，旧有理论需要重建
傻大方_本文原始标题：人类历史上第二张黑洞照片问世 ， 宇宙中的怪物 ， 旧有理论需要重建
（不要走开 ， 文末有彩蛋）
去年的今天 ， 我在家里 ， 坐在电脑前 ， 通过直播看科学家公布人类历史上第一张黑洞照片 。 直到现在 ， 我还清楚地记得自己坐在有点冷的小屋中 ， 用不太流畅的网络观看 。 在观看结束后熬夜写了关于这颗黑洞和这张照片的文章 ， 当时反响还不错 。
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不知不觉 ， 1年过去了 ， 这张照片已经1周岁了 。 就在前两天 ， 科学家们公布了它的弟弟——第二张黑洞照片 。 那么 ， 这一次科学家拍摄到了什么？对我们有何意义呢？咱们从头说起 。
事件视界望远镜
早在2006年的时候 ， 天文学家就开始筹备拍摄黑洞照片的工作 。 不过 ， 直到2012年 ， 第一次EHT会议才在美国亚利桑那州正式召开 ， EHT才算是走上正轨 。 经过多年的发展 ， 已经成长为30多所来自12个国家的大学、天文观测站等研究单位与政府机构参与的国际合作组织 ， 并且可以利用全世界8台最先进的望远镜来合作观测 。
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这8台望远镜的合作不仅仅产生了1*8=8的效果 ， 而是以指数倍的形式提高观测效率 ， 其所利用的原理 ， 就是甚长基线干涉测量技术 。 关于这个技术 ， 我们会推出一期专门的栏目来介绍 ， 这里简单提一嘴：由于8台望远镜分布于世界各个位置 ， 所以相当于建立了一个口径和地球直径一样的虚拟望远镜 。
正是利用如此强大的观测技术 ， 我们才得以观测到遥远的黑洞 。
第一张黑洞照片
去年的今天（2019年4月10日） ， 人类历史上第一张黑洞的照片终于问世 。
这张黑洞照片 ， 来自于距离我们约5500万光年的M87星系 。 通过这张照片 ， 我们终于看到了爱因斯坦在百年前预言、人类寻找了数十年的神秘天体 。
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今年4月7日 ， EHT公布了他们合作的第二个成果 ， 一张类星体的照片 。 你可能会好奇：不是说拍黑洞吗？怎么变成类星体了？别急 ， 咱们先来了解一下这种宇宙怪物 。
类星体
类星体是上个世纪被人类发现的 ， 与脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子并称为20世纪60年代天文学“四大发现” 。
这种天体通常位于100亿光年以外 ， 是宇宙中最古老的天体 。 类星体最大的特点就是极其活跃 ， 它自己的亮度就可以超过一个星系 。 而且最初在观测的时候 ， 科学家甚至发现它们有超光速的现象 。 因此 ， 天文学家们一直对类星体非常感兴趣 。
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关于类星体的真正身份 ， 科学家们一直在讨论 。 目前来说 ， 大家普遍认为其核心就是一个超大质量黑洞 。 黑洞本身虽然不发光 ， 但是被它吞噬的物质会被加热 ， 放出强烈的电磁辐射 ， 这就是黑洞的吸积盘 。 同时 ， 吸积盘会产生磁场 ， 向两侧发射出高能粒子束 ， 这就是相对论性喷流 ， 它是导致类星体如此明亮的重要原因 。 因此 ， 本次拍摄照片选择类星体 ， 其实也是为了研究黑洞 。
类星体3C279
本次拍摄的对象 ， 是一个典型的类星体——3C279 。 这个超大质量黑洞位于50亿光年以外 ， 位于室女座方向 ， 最早在1973年被发现 。 从质量上看 ， 3C279有太阳的10亿倍左右 ， 这个数据已经相当惊人了 ， 但是比起去年拍摄的M87还是甘拜下风 。 不过 ， 在对它持续的观测中科学家发现 ， 3C279是宇宙中最强的伽马射线源之一 ， 拥有极其巨大的能量 ， 这是它被科学家选中的重要原因 。
3C279的假想图
同时 ， 3C279的相对论性喷流恰好是对准地球的 。 我们说过 ， 这种天体属于一个独特的分类——耀变体 。 由于耀变体直接对准地球 ， 这让我们有了更好的条件对它进行研究 。 因此 ， 不论从哪个原因来看 ， 3C279都是不二之选 。
修了三年的图
在2017年4月份 ， 天文学家们就利用8台射电望远镜进行了四天的观测 。 这4天内 ， 他们收集到了大量的数据 ， 然后汇总到马克斯-普朗克射电天文学研究所（MPIfR）和麻省理工学院的超级计算机上 ， 进行分析与合成 。 这第二张黑洞照片 ， 一“修”就是三年（当然不仅仅是修图 ， 还有各种分析） 。 拍照四天 ， 修图三年 ， 试问哪个女孩子做得到……
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【人类历史上第二张黑洞照片问世，宇宙中的怪物，旧有理论需要重建】最近 ， EHT团队才终于写出了这篇论文 ， 并于2020年4月7日将研究成果发表于《天体学与天体物理学》期刊 。 在这篇论文上我们可以看到 ， 论文合著者多达351位 ， 是科学史上的一大突破和奇迹 。 由此可见 ， 人类未来的科技发展 ， 离不开全世界科学家的通力合作 。
说了这么多 ， 你肯定已经很想知道：这第二张黑洞的照片都展示了什么？它又给带来了哪些惊人的信息呢？
第二张黑洞照片
首先 ， 咱们把第二张黑洞的照片给大家贴出来~
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是的 ， 和第一张黑洞照片一样 ， 又是一张看起来像马赛克一样的模糊图片 。 不过 ， 对于人类现有的科技来说 ， 这已经非常难得了 。 如果不是EHT ， 你啥也看不见 ， 只能看见像包大人一样黑的夜空 。
而且 ， 虽然图片模糊 ， 让外行人一脸懵逼地进来 ， 又一脸懵逼地出去 。 但对于天文学家来说 ， 这里满满的都是信息量啊！
比如 ， 通过4天的观测和对比 ， 科学家发现3C279的相对论性喷流快得出奇 ， 达到了光速的99.5% 。 我们在此附上EHT在2017年的四天时间内拍摄到的3C279的原始照片 ， 方便对比 。
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当然了 ， 你可能看不出来 ， 但是下面的相对论性喷流是有距离上的变化的 。 根据比例尺和时间 ， 科学家就计算出来了这股喷流的惊人速度 。
原理论的崩溃
说来也蛮有趣的 ， 第一张黑洞照片终于印证了多年以来的爱因斯坦预言 ， 其规律也基本符合天文学家的预期 。 而这第二张黑洞照片 ， 则推翻了许多原有的理论 ， 让天文学家们认识到不得不重新对黑洞进行思考 。
首先 ， 咱们看看以往的黑洞假想图 ， 大概是这个样子
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在这里 ， 我们把EHT拍摄的第二张黑洞照片附上 ， 不过要把距离拉远一点来看 。 这张图片里只有一侧的喷流 ， 而不是像假想图一样两侧都放进了图中 。
仔细看下面的喷流 ， 你就会发现它好像有点问题：
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如果你足够细心 ， 并且想象力比较丰富 ， 就会看出二者的差别 。 根据EHT拍摄的照片显示 ， 黑洞的相对论性喷流竟然拐弯了！
德国波恩的马克斯普朗克射电天文研究所的JaeYoungKim是带领团队参与该项目的主要负责人 ， 他用了一个有趣的比喻来形容这个现象：这就相当于你在拆俄罗斯套娃 ， 拆着拆着 ， 发现最里面一个的形状竟然和其他的不一样 。
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还真是有那么一点怪怪的……
科学家的猜想
对此 ， 科学家有什么解释呢？
哈佛大学和史密森大学天体物理中心（CfA）的博士后研究员DomPesce认为 ， 这或许是喷射过程中的冲击和不稳定性 ， 导致了喷流的扭曲形状 。 也可能 ， 这与高能的伽马射线有关 。
总之 ， 对于这个现象 ， 科学家也没有一个完全可靠的解释 ， 目前也只能靠提出假说然后验证 。 正如JaeYoungKim所说的那样：“每次打开一扇通往宇宙的新窗口 ， 就会发现新的东西 。 ”
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EHT合作委员会主席AntonZensus也表示：“正如我们去年说的那样：这只是一个开始 。 ”随着EHT项目的持续进行 ， 科学家很可能面临更多原始理论被推翻 ， 或者没有预想到的神秘现象突然出现的局面 ， 正是这些意外 ， 才让我们的科学理论能够不断地发展和进步 。
遗憾的是 ， 受到新冠肺炎疫情的影响 ， EHT原本计划今年3、4月份开展的新一轮观测也被迫暂停 ， 下一次观测或许要等到明年 。 在今年接下来的时间里 ， 他们将把精力放在整理以往数据的工作上 。 希望这一年的钻研和分析 ， 能够解决3C279给我们带来的谜题吧！
（彩蛋：文中提到过 ， 科学家在观测类星体时发现过超光速现象 。 3C279也不例外 ， 天文学家本次甚至发现它的喷流达到了20倍光速 。 不过 ， 科学家不认为这违背了爱因斯坦的相对论 ， 而是由于喷射的物质正在以近光速的速度射向我们 ， 几乎追上了它自己发射的光 ， 所以造成了一种超过光速的错觉 。 ）
人海茫茫 ， 相遇不易 。 如果你对科学感兴趣 ， 请别忘了关注我 ， 我们不要走散 ， 好吗~
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