“黑洞”知识点+评论,带你360°扫射考点!高考生速来领走资料

trilobite

从4月10日晚开始

很多同学的朋友圈

都被这张“网红”图刷屏了

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人类首张黑洞照片。事件视界望远镜合作组织 供图

4月10日晚

人类史上首张黑洞照片面世

照片公布后，网友“炸锅”了

“这不就是个甜甜圈吗？”



1915年，爱因斯坦发表广义相对论

最先预言了黑洞的存在

100多年后的今天

人类第一次“目睹”黑洞的真容



该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心

距离地球5500万光年

质量为太阳的65亿倍

（注：太阳的质量是地球的33万倍）

它的核心区域存在一个阴影

周围环绕一个新月状光环

照片公布时

网友们（duan zi shou men）已然等不及了

各种吐槽纷纷出炉

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有的网友表示

“这不就是我家的电暖炉吗？”



来源：微博网友

蜂窝煤也毫不示弱↓↓↓



来源：朋友圈截图

在一片欢乐祥和的“吐槽”中

有一位网友get到了重点↓↓↓



不得不说，这位同学的敏感度是可以的 ！


为了让大家（gao kao sheng）

对此次热点有多方位的了解

小编整理了“黑洞”有关的知识和权威媒体评论

高考生快来领走这份新鲜出炉的

复习资料（kao dian）吧！！！


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Part1：与“黑洞”有关的知识点



请问帅编，黑洞是怎样形成的？连光子都无法逃离的黑洞，科学家是如何让它现形的？我好好好奇耶~
上网不掉线的广东高考在线已经上线！您的问题我们收到了，马上带你来看央视新闻权威发布的黑洞“一图解读”，读过秒懂！











谢谢帅编，勤学好问的我还有几个问题！那黑洞是怎么被发现的？我们为啥要给黑洞拍照片？给黑洞拍照片时到底拍的是什么东西？
这位同学非常喜欢思考问题，帅编先为你点赞

！你提的这些问题正是同学们，特别是高考生需要了解的 ！马上为你解答！！


01

宇宙中的黑洞是怎么被发现的？

科学家们发现在一些被X射线望远镜发现的双星（由一个致密星和另一个正常恒星组成）中，致密星的质量比中子星的质量上限（约为3倍太阳质量）还大，但半径却差不多，因此认为这些引力极强的致密星只能是黑洞。

目前在银河系中已发现20多个黑洞X射线双星，它们的黑洞质量大约是太阳质量的5到20倍。



黑洞剪影的模拟图像：广义相对论预言剪影是圆形的（中），其他理论则预言了不同的形状（左、右）。图片来源：D. Psaltis and A. Broderick

最近几年，地面激光干涉引力波天文台(LIGO) 已宣布已探测到11对双黑洞并合产生的引力波，这些黑洞的质量都是几十个太阳质量。

天文学家通常把这些质量为几个到一百个太阳质量的黑洞叫恒星级黑洞。

二次世界大战后，雷达技术广泛用于射电天文，许多宇宙射电源被发现。这些射电源的光学像有的看起来很像恒星，但光谱观测显示它们本质上不是恒星，而是谱线有巨大红移的银河系外遥远天体。

这些被称为“类星体”的活动星系核能辐射出比银河系高成千上万倍的能量，其发光原理不能用核反应来解释。

科学家们认为类星体的能源来自于其中心质量极大的黑洞吸积周围物质所释放出的巨大引力能↓↓↓



类星体中心超大质量黑洞及吸积盘、喷流示意图 | 图片来源：NASA/Goddard Space Flight Center

后来的观测表明像我们银河系这样的正常星系中心也存在质量在百万太阳质量以上的黑洞，只是因为这些正常星系中心的黑洞周围没有多少可供吞噬的物质，所以其表现不如类星体中心的黑洞“活跃”，无法释放像类星体那样巨大的能量。

天文学家把类星体和星系中心质量在百万到百亿倍太阳质量的黑洞叫超大质量黑洞。

那么宇宙中是否存在介于恒星级黑洞和超大质量黑洞之间、质量为几百到几十万倍太阳质量的中等质量黑洞呢？

天文学家虽然在一些近邻星系的极亮X射线源中似乎已找到中等质量黑洞存在的迹象，但还需更多的观测予以证实。

02

捕获首张黑洞照片的事件视界望远镜有何特殊之处？是如何运行的？

中国科学院国家天文台研究员、《中国国家天文》执行总编苟利军表示，首先这些望远镜都是在亚毫米波波段，通常需要在海拔比较高的地方来减少大气中水气对于亚毫米光子的影响。

比如说位于智利的ALMA望远镜的海拔就有5000多米，这些分布于全球不同地方的望远镜通过所谓的甚长基线干涉技术（VLBI）连成一个虚拟网络，构成了一个口径达到一万公里的望远镜，VLBI技术是实现成像观测的关键。

03

都说黑洞看不见摸不着，那么给黑洞拍照时，我们在拍些什么？

苟利军表示，黑洞本身不发光，但是黑洞周围通常都会有一个吸积盘，吸积盘有比较强的辐射或者说是发光的，所以在明亮吸积盘的衬托之下，黑洞就会产生一个所谓的黑洞阴影。这次的观测就是通过观测黑洞本身及其临近区域，看到黑洞的阴影。





04

截至目前，我们对黑洞的认识是怎样的？

苟利军表示，对于黑洞的认识也经历了一个漫长的过程，从两百多年前，拉普拉斯基于牛顿的万有引力提出暗星，到大约100年前，史瓦西基于广义相对论得到第一个没有转动的精确黑洞解，自此之后，很多的物理学家都对黑洞研究做出了贡献，包括奥本海默、科尔、基普索恩、霍金等。

我们现在有很多的电磁观测表明黑洞应该是真实存在的，然而我们就是没有看到过黑洞的真实模样，所以此次照片的影响是巨大的。



05

都说黑洞会吞噬掉很多东西，那它吸进去的东西都去哪里了？

苟利军表示，这的确是一个非常有趣的问题，在被吞噬的过程当中，物质都首先会被撕裂成一些最基本的粒子，然后很可能在黑洞的内部又进一步发生其他的物态变化，具体会发生什么样的过程，我们并不是特别的清楚。

经典的理论认为，掉到黑洞里的物质都会朝着中心的奇点运动，最后会聚集在那里。随着聚集的物质越来越多，质量也会变得越来越大，黑洞的半径也会变得越来越大。

06

为什么花这么多钱给黑洞拍照？有什么意义和价值呢？

苟利军说，因为是第一次看到黑洞，所以满足我们黑洞模样的好奇感，另外从科学的角度还可以提供很多的信息，帮助我们了解气体在黑洞内区真正的运动状态。



Part2：评论、观点


该部分内容来自新华社新媒体（执笔记者：黄堃；参与记者：刘芳、张毅荣、周舟、郭爽、王琳琳）

一、“具有历史性意义”

两百多年前，就有科研人员设想宇宙中存在一种质量巨大、引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦在一百多年前提出的广义相对论，可用于计算出这种天体的若干性质。但黑洞作为一个科学术语，直到20世纪60年代才由美国天体物理学家约翰·惠勒提出。

几十年来，黑洞引发人们无数遐想，但没有人知道它的真正模样。正因为这个，第一张黑洞照片才备受期待，被誉为“非凡的科研成果”，是天文学上的“重要里程碑”，“具有历史性意义”。

给黑洞拍照的“事件视界望远镜”项目科学委员会主席、荷兰奈梅亨大学教授海诺·法尔克告诉新华社记者，黑洞涉及人类对宇宙的根本了解，“我们的宇宙中有两大理论，爱因斯坦的相对论描述了宏观，量子力学描述了微观，但是在黑洞的边缘，相对论与量子力学无法协调，在那里可能会发现新的东西”。

美国亚利桑那大学天文学副教授丹尼尔·马罗内认为，黑洞之所以重要，是因为它在长时间尺度上会影响宇宙演化。但人们并没有完全了解黑洞如何吞噬物质，然后又将其中一部分以接近光速向外喷射，影响其所在星系。

黑洞照片不仅将为广义相对论提供新信息，也有助于了解黑洞喷流的形成过程。

1919年，人们在非洲和南美出现日食时观测到光线的弯曲，从而验证了广义相对论相关预言的正确性。百年后发布的黑洞照片，又一次支持广义相对论。不由让人想起被多次重复的那句话：爱因斯坦又对了。

二、“上一代人不可能做到的事”

由于光线无法逃出黑洞，科研人员要拍的实际上是黑洞产生的“阴影”以及周围的吸积盘等，从而描绘出黑洞的轮廓。

此次拍照的一个目标是代号为M87的超巨椭圆星系中心黑洞，它的质量是太阳的65亿倍，但离我们实在太远，达到5500万光年。

要拍摄这么远的对象，科学家模拟出口径像地球一样大的望远镜，这就是“事件视界望远镜”，它集合了分布在全球各地的多个射电望远镜。从智利阿塔卡马沙漠到南极冰原，从西班牙的高山到夏威夷的海岛，8个射电望远镜通过“甚长基线干涉测量技术”联合起来，成功拍到人类历史上第一张黑洞照片。

谈及给黑洞拍照的难度，项目协作委员会主席、德国马克斯·普朗克射电天文研究所所长安东·岑苏斯打比方说：“如果地球是平的，那使用这一技术可以从波恩看清纽约街头报纸上的字。”

图为4月10日在比利时布鲁塞尔拍摄的新闻发布会现场。（新华社记者张铖摄）

经大约两年的数据处理及理论分析，照片才成功“冲洗”出来。照片展示了一个中心黑色的明亮环状结构，有点像甜甜圈，也与此前科幻电影《星际穿越》科学顾问根据相对论等模拟的黑洞图片相似。“事件视界望远镜”项目专家认为，与理论预测一致，这也证明拍到的就是黑洞。

“我们已经完成了上一代人认为不可能做到的事情，”项目主任、美国哈佛-史密森天体物理学中心的谢泼德·杜勒曼总结说，“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起，打开了一个了解黑洞的全新窗口。”

此外，此次合作汇集了全球超过200名研究人员的共同努力，项目协调并非易事。项目科学委员会主席法尔克说：“不同文化、不同机构、不同国家和大洲（的科研人员）走到一起合作并不容易，但如果有共同愿景的驱动，有首次看到黑洞的共同梦想，合作就变得可能。”

三、“期待中国成为重要一员”

在“事件视界望远镜”项目中，中国科学院天文大科学研究中心（国家天文台、紫金山天文台和上海天文台）参与了位于美国夏威夷的东亚JCMT望远镜对黑洞的观测，多名中国学者是此次黑洞照片相关论文的作者。

图为4月10日，中国科学院上海天文台台长沈志强主持新闻发布会，发布人类史上首张黑洞照片。（新华社记者方喆摄）

不过，中国天文学界清醒地认识到目前的“参与者”角色。中国科学院国家天文台副台长薛随建指出，这次“算是重在参与”，但为在相关科研领域“机制性参与国际合作组织、逐渐发挥越来越重要的作用，做出了良好的示范”。

毫无疑问，“在中国科学界参与的三十米望远镜（TMT）等其他重大国际项目中，那些可预期和不可预期的重大发现将更加激动人心，”薛随建在接受新华社记者采访时说。

太空可能是中国未来能发挥更多作用的地方。法尔克说，今后要拍摄更好的黑洞照片，就需要比地球还大的望远镜，这就需要走向太空，“中国在射电干涉测量技术和太空探索方面的能力正快速增长，我期待未来中国能成为这个领域的重要一员”。

回顾与国际同行共同拍出人类首张黑洞照片的经历，中国科学院上海天文台研究员路如森说：“作为长期深度参与‘事件视界望远镜’国际合作的中国研究人员，我觉得这张黑洞照片是科学共同体的努力结果。科学对人类发展至关重要，人类的科学共同体也是人类命运共同体的重要组成部分。”

最后，小编想用爱因斯坦的一句话作为结尾：

“科学是永无止境的，它是一个永恒之谜。”

宇宙是一切未知的源头，

研究黑洞、探索宇宙的奥秘，

人类的脚步将永不停歇，

下一个伟大的科学创举，

会有你的参与吗？

综合自中国教育报、新华社新媒体、中新网、央视新闻、人民日报、网友评论等

来源：广东高考在线