black hole Sagittarius A
Sagittarius A*, the black hole at the center of the milky way. EHT Collaboration
人马座A*,银河系中心的黑洞
全文共1800字 阅读约需5分钟
北京时间5月12日21时07分,在全球同步召开的新闻发布会上,天文学家展示了位于银河系中心的一个超大质量黑洞的首张照片。这张照片由事件视界望远镜(EHT)合作组织通过分布在全球的射电望远镜组网“拍摄”而成。2019年4月10号,人类首次拍摄到了黑洞照片。三年后,这张宝贵的新照片揭开了更多等待我们去探索和发现的奥秘。
This black hole was named Sagittarius A*. It weighs seven-million-times as much as the Sun and is 27,000 lightyears away.
该黑洞被命名为人马座A*,质量是太阳的七百万倍,距离太阳2万7千光年。
For the first time, humanity has stared into the dark heart of unfathomable chaos at the center of the Milky Way and brought its shadowy form into focus. The object staring back at us, Sagittarius A*, is a monstrous black hole that binds our home galaxy together.
这是人类第一次凝视着银河系中心那深不可测的混沌黑暗,并将焦点对准了黑暗深处这个神秘莫测的形态。在我们身后望着我们的是人马座A*,一个巨大的黑洞,它将我们所生活着的星系都联系在一起。
左M87* 右Sgr A*
.来听听黑洞的声音吧.
This is a sonification — translation into sound — of the latest image from the Event Horizon Telescope (EHT) of the supermassive black hole at the center of the Milky Way. Using a radar-like scan, the sonification begins at the 12 o’clock position and sweeps clockwise. The material that is closer to the black hole and hence moving faster corresponds to higher frequencies of sound. This sonification was processed in a special way to allow a listener to hear the data in 3D stereo sound.
这一段视频将事件视界望远镜(EHT)捕捉到的人马座A*的最新图像进行了超声化处理。即使用类似雷达的工具,自黑洞的12点钟方向进行顺时针扫描。视频中声音的高低变化代表了检测工具距离人马座A*黑洞的远近。物质越接近黑洞因而移动得更快,对应更高频率的声音。这种超声化处理用一种特殊的数据处理方式,以 3D 立体音的形式将黑洞的声音传递给听众。
Vol.1
黑洞新照片能为我们带来什么?
The team observed Sagittarius A* on multiple nights, collecting data for many hours in a row, similar to using a long exposure time on a camera. Although we cannot see the black hole itself, because it is completely dark, glowing gas around it reveals a tell-tale signature: a dark central region (called a “shadow”) surrounded by a bright ring-like structure. The new view captures light bent by the powerful gravity of the black hole. The discovery also yields valuable clues about the workings of black holes, which are thought to reside at the center of most galaxies.
拍摄团队在多个夜晚观察了人马座A*,连续数小时收集数据,这一操作类似于在相机上使用长时间曝光。由于它是完全黑暗的,所以我们无法看到黑洞本身,但它周围的发光气体揭示了一个明显的特征:一个黑暗的中心区域(称为“阴影”),周围环绕着明亮的环状结构。新的照片捕获了被黑洞的强大引力所弯曲的光,同时还发现了“位于大多数星系中心”的黑洞是如何运作的宝贵线索。
The surprising thing about this image is that it looks so similar to the image of M87* we published three years ago. The reason for the similarity is that while the M87* black hole is about 1,000 times bigger, the Sagittarius black hole is about 100 times closer. Both of them obey Einstein’s theory of general relativity. To a physicist this is important. Relativity has been around for a century and it is still proving to be accurate. Even Einstein himself might have been surprised by that!
令人惊讶的是,这张图片看起来与我们三年前发布的M87 *的图像非常相似。虽然M87*黑洞比人马座黑洞大约1000倍,但人马座黑洞比它离我们近约100倍。它们都遵循爱因斯坦的广义相对论。这一点对于物理学家来说十分重要,因为相对论已经存在了一个世纪,如今仍然被证明是准确的。相信爱因斯坦本人也会对此感到惊讶!
Vol.2
黑洞到底是什么?
Image: Casey Horner/Unsplash
黑洞是爱因斯坦广义相对论最深刻的预测之一,通常由四个部分构成:
· 第一个是奇点(singularity)——黑洞中心处一个引力为无限的点,黑洞内的所有物体都受其引力而向其移动,。
· 第二个是事件视界(event horizon),俗称黑洞表面:它是指任何物体落向奇点而无法逃脱的距离。
· 第三个是麦角球层(ergosphere),即事件视界附近的空间区域,物体将在黑洞周围弯曲,但不会向内落入奇点。
· 第四个是吸积盘(accretion disc),一个围绕黑洞运行的环状物,就像是围绕恒星的行星一样。
Massive objects distort space (denoted by the grid) and the passage of time (notice the clocks at the nodes). Animation: Lucas Vieira Barbosa/Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0
巨大的物体扭曲了空间(用网格表示)和时间的流逝(注意节点上的时钟)。
Vol.3
黑洞是如何成像的?
人马座A*黑洞距离地球仅2.7万光年,与5500万光年外的M87星系黑洞相比,可以说得上是“近在迟尺”,但拍摄它却并非易事。
The radio waves coming from near Sagittarius A* are so weak, having travelled 27,000 light years, and coming through to us in such a wide beam that a single antenna won’t be able to ‘collect’ enough radio waves to put together a meaningful picture of a black hole in a reasonable amount of time – if at all.
来自射手座A*附近的无线电波非常微弱,它穿过27,000光年,并且以极宽的波束穿过地球,以至于单个天线无法“收集”足够的无线电波,并在一定时间内将黑洞的有意义的图像组合在一起。
为了解决这一问题,物理学家和工程师们想出了一个绝佳的替代方案——使用能够协同工作的事件视界望远镜(EHT)。
The locations of the participating telescopes of the EHT and the Global mm-VLBI Array (GMVA). Image: ESO/O. Furtak, CC BY 4.0 –
参与工作的事件视界望远镜(EHT)和全球毫米-超长距离阵列望远镜(GMVA)的位置
EHT不是一个单一的望远镜,而是多个协同工作的射电望远镜的集合。为了实现在地球表面观测所能达到的最高角分辨率,EHT采用了一项被称为“甚长基线干涉测量”(VLBI)的技术——天文学家利用位于地球不同位置的射电望远镜同时对同一目标进行观测,将采集到的数据分别记录在硬盘上,之后再将这些硬盘物理运输到一起,利用超级计算机整合这些数据,得到一张图像。而望远镜的分辨能力由观测波长与望远镜尺寸的比值决定,所以VLBI通常可以在射电波段对天空进行高分辨率成像观测,分辨能力远超所有光学望远镜。
The Submillimeter Array (SMA) of radio telescopes at night, lit by flash, January 2016. Photo: Steven Keys/keysphotography.com
2016年1月,射电望远镜的亚毫米阵列(SMA)在夜晚被闪光灯照亮。
词汇
Sonification 超声处理
Sonification is the use of representations of data through sound, involving a mapping process into the aural realm.
可听化通过声音来表达数据,涉及到将数据映射到可听范围的处理。
Galaxy n. 星系;银河,银河系(the Galaxy);群英,人才荟萃
The Galaxy consists of 100 billion stars.
银河系由1千亿颗恒星组成。
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原文链接:
https://science.thewire.in/thesciences/black-hole-ergosphere-radio-telescopes-longbaseline-interferometry
https://news.google.com/articles/CBMiW2h
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https://news.google.com/articles/CAIiEF
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编译 | 丁哲宇 吴奕辰 张馨
排版 | 张馨

