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    黑洞照片其实也有个小遗憾?北大两位学者详解背后故事

    2019-04-12 10:42:45 来源: 北京日报客户端
    聊聊

    世界第一张黑洞照片,让全球沸腾,理论预言上百年后,人类终于窥见其真容。在这项伟大的科学项目中,全球200多名科研人员联手攻关,其中来自中国大陆的学者有16人,北京大学有两位。记者从北大了解到,这两位学者是何子山和邵立晶,他们主要提供理论和数据计算方面的支撑。下一步,该项目还将致力于捕捉更加高清的黑洞照片。

     

    新华社记者 金立旺 摄

    昨天中午(4月11日),北大天文学系系主任吴学兵告诉记者,大家昨天看到的照片里有阴影,从阴影可以得到黑洞的质量。北大科维理天文与天体物理研究所所长、国际顶尖天体物理学家何子山教授的工作就是把黑洞质量和以前用别的空间望远镜得到的质量进行比较,并研究了黑洞和星系其他性?#23454;?#20851;系,进一步证明黑洞和星系的密切联系。北大科维理天文与天体物理研究所邵立晶研究员主要做检验黑洞时空的理论研究。

    黑洞照片拍摄于2017年4月,直到本月才正式公布,“冲洗”照片就耗费了两年时间。吴学兵解释,之所以“冲洗”耗时太久,一方面是因为数据量特别大,一秒钟的数据量就有几十个G,海量数据处理完成需要时间;另一方面在于,研究结果需要互相验证,要让不同的研究小组分别做独立的数据处理,看得到的结果是否相同。

    作为北大天文学?#21040;?#25480;,吴学兵的专攻领域就包括超大质量黑洞和黑洞吸积盘理论。他告诉记者,以往做黑洞研究都是间?#21451;?#31350;,更多是研?#23458;?#38754;物体受黑洞影响发生的现象,通过间接测量来了解黑洞,“这次直接拍摄到黑洞的照片,太重要了!”这是因为黑洞的质量是黑洞最重要的参数,通过照片,可以直接通过测量阴影的大小,进而测量黑洞的质量。

    而从理论研究角度而言,邵立晶分析,关于黑洞的预言已超过100年,这次的照片不仅直接确认了黑洞的存在,传达了黑洞周围时空结构的信息,我们能够用它来了解极端情况下引力的行为,即强场时空。现在有个初步的结论,这次照片呈现的结果,与广义相对论预言符合,证明这个理论在这个精度上是正确的,这对未来人类进一步应用广义相对论更有信心。

    对于未来的研究方向,邵立晶透露,这个项目还在?#20013;?#26410;来将致力于提高照片的空间分辨率。另外,照片是否会随时间变化,也需要进一步测量验证。

    吴学兵则认为,未来还可以把这种拍摄?#22336;?#24212;用于其他黑洞,去拍摄更多黑洞的照片;这次照片得到的黑洞质量等参数比以往更准确,也可在此基础上进一步研究黑洞与星系其他物理性?#23454;?#20851;联。

    这?#38395;?#25668;黑洞照片的工作,有16人来自中国大陆,其中两人来自北大,吴学兵感到相当自豪,“这表明,中国在这次重大发现上没有缺席。”

    令人遗憾的是,参与拍摄黑洞的8台望远镜,没有一台来自中国,吴学兵说,“这次黑洞拍照用的是毫米波段的望远镜干涉阵列,我们国家在这方面软硬件都比较缺乏,跟国外还有一定差距,这也是我们未来急需提高的地方。”

    对话:下一步要拍更高精度的照片

    北京日报?#32791;?#26159;怎么加入拍摄黑洞这项工作的?

    邵立晶?#20309;?#22823;约是一年半之前加入,当时我在德国马克斯·普朗克射电天文研究所做博士后,这个研究所的所长是拍摄黑洞项目的负责人之一,他邀请?#20063;?#19982;。2018年9月回到北大任教之后,继续推进手头的工作。

    北京日报?#32791;?#22312;其中具体承担什么工作?

    邵立晶?#20309;?#20027;要做与引力理论相关、检验黑洞时空的理论研究。众所周知,黑洞是广义相对论的一个预言,我们在理论物理界也有其他引力理论,不同理论预言的照片会不一样,我们要验证拍出来的照片符合哪种理论。

    北京日报:做这项工作?#37327;?#21527;?

    邵立晶:比较?#37327;啵?#35201;做不少工作,需要经常开会,也要做很多计算。因为?#25226;匭员?#36739;强,很多困惑没有明确答案,需要自己经常?#32842;ァN也?#21152;其中两个工作组,每个组一个月一次例会,我会通过电话会议与同行们分享进展,讨论?#35757;恪?/span>

    北京日报:黑洞照片有什么作用?

    邵立晶:广义相对论是否正确,太阳系无法检验其全貌,需要在更高精度上、更强场下去检验,用这样的天文观测可检验特殊情况下,这个基本理论是否正确。现在有个初步结论,照片显示的内容,与广义相对论预言符合。这让我们对广义相对论更有信心,这个理论今后可以应用到更多系统更多场景中,比如现在的GPS?#24049;?#31995;统就用到了广义相对论。

    北京日报:下一步要推进哪方面研究?

    邵立晶:拍摄黑洞的项目组还存在,各国科学?#19968;?#22312;推进研究,我也会继续在理论方面为观测提供支撑。这个项目未来将致力于提高照片的空间分辨率,开展更高精度的测量,并进一步验证照片是否会随时间变化。

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