虽然名字都叫(jiao)黑(hei)洞(dong)(dong),但(dan)长得可不一样,就像人有高(gao)矮(ai)胖(pang)瘦(shou)之(zhi)分,黑(hei)洞(dong)(dong)家族也可分为三类(lei): 第一类(lei) 小不点 恒星级质(zhi)(zhi)(zhi)量黑(hei)洞(dong)(dong) 质(zhi)(zhi)(zhi)量是太(tai)阳(yang)的几(ji)(ji)十(shi)倍到(dao)上(shang)(shang)百倍 第二类(lei) 中等身(shen)材 中等质(zhi)(zhi)(zhi)量黑(hei)洞(dong)(dong) 质(zhi)(zhi)(zhi)量大(da)约是大(da)阳(yang)的几(ji)(ji)千倍到(dao)几(ji)(ji)万倍 第三类(lei) 巨无(wu)霸 超(chao)大(da)质(zhi)(zhi)(zhi)量黑(hei)洞(dong)(dong) 质(zhi)(zhi)(zhi)量在太(tai)阳(yang)的几(ji)(ji)百万倍以(yi)上(shang)(shang) 恒星级质(zhi)(zhi)(zhi)量黑(hei)洞(dong)(dong)太(tai)小了(le),以(yi)现有的技(ji)术(shu),直接拍到(dao)它们的真容几(ji)(ji)乎不可能。4月10日亮相的主角,是超(chao)大(da)质(zhi)(zhi)(zhi)量黑(hei)洞(dong)(dong)。
【热点一(yi)】为什么能给不发光的拍照?
这些(xie)年,黑(hei)(hei)洞这个名词(ci)频(pin)频(pin)出现在媒体(ti)(ti)报道中,想必(bi)很多人都已经对(dui)它有些(xie)了(le)解,恒(heng)星级质量的黑(hei)(hei)洞是由(you)大(da)质量恒(heng)星演化到末期核心(xin)发(fa)生引力坍缩而成(cheng)。中等质量黑(hei)(hei)洞和(he)超大(da)质量封黑(hei)(hei)洞形(xing)成(cheng)的具体(ti)(ti)方式(shi)目前还(hai)没有定论,可能是由(you)小(xiao)黑(hei)(hei)洞合并形(xing)成(cheng),也可能是由(you)黑(hei)(hei)洞通过吞噬物质逐渐(jian)形(xing)成(cheng),还(hai)可能是由(you)大(da)量气体(ti)(ti)物质直接坍缩形(xing)成(cheng)。
黑洞(dong)给人最深刻的印象就(jiu)是(shi)(shi)(shi)吞噬一(yi)切,甚至光线,如果是(shi)(shi)(shi)孤零零的黑洞(dong),我们真的是(shi)(shi)(shi)没办(ban)法采用电(dian)磁波手段进行(xing)拍摄了。
但通常(chang)都有物质环绕在黑(hei)洞周围,组成一个盘(pan)状结构,叫“吸积盘(pan)”,吸积盘(pan)内(nei)的(de)物质围烧(shao)黑(hei)洞高速(su)旋转,相互之间由于摩擦而发(fa)出(chu)织(zhi)热的(de)光(guang)芒,释放出(chu)包括从(cong)无线电(dian)波(bo)到(dao)(dao)(dao)可(ke)见光(guang)到(dao)(dao)(dao)X射线波(bo)段的(de)连续辐(fu)射,吸积盘(pan)处于黑(hei)洞“视界(jie)”的(de)外部,因此发(fa)出(chu)的(de)辐(fu)射可(ke)以逃逸到(dao)(dao)(dao)远处被(bei)我们探测到(dao)(dao)(dao)。
因此,我们拍(pai)摄到(dao)的不是(shi)黑洞本身,而是(shi)利用(yong)其(qi)边界上的物质发出的辐射勾(gou)勒(le)出来的黑洞的轮廓,就像看皮(pi)影戏(xi)一样。
【热(re)点二】为(wei)什么选择(ze)银河系(xi)中心和M87星系(xi)中心的黑洞作(zuo)为(wei)研(yan)究对象?
本次首先公布的(de)(de)(de)是星系(xi)M87中(zhong)(zhong)心黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)照片,银(yin)河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)照片还(hai)在(zai)数据处(chu)理中(zhong)(zhong),据悉,在(zai)银(yin)河(he)系(xi)内,人类已发(fa)现了20多(duo)颗恒(heng)星级(ji)质(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong),距离我们仍能最近的(de)(de)(de)3400多(duo)光年(nian),但为什么不(bu)选择这(zhei)些(xie)相对较(jiao)近的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)进行观测,而非要舍(she)近求远选择26000光年(nian)之外的(de)(de)(de)银(yin)河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)和(he)5500万光年(nian)之外的(de)(de)(de)M87星系(xi)中(zhong)(zhong)心的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)呢?这(zhei)是因为这(zhei)些(xie)恒(heng)星级(ji)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)质(zhi)量(liang)大(da)小,直径相对也较(jiao)小,因此(ci)从地球上观测,张角反而不(bu)如(ru)较(jiao)远距离的(de)(de)(de)超大(da)质(zhi)量(liang)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)大(da)。
计算表明,银(yin)河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)心(xin)黑(hei)洞的(de)视(shi)(shi)界直(zhi)径约2400万公里(li),M87星系(xi)中(zhong)(zhong)心(xin)黑(hei)洞的(de)视(shi)(shi)界直(zhi)径约390亿公里(li),看清银(yin)河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)黑(hei)洞,需要53微角秒(miao)的(de)角分(fen)辨(bian)率,看清M87星系(xi)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)黑(hei)洞,则需要22微角秒(miao)的(de)角分(fen)辨(bian)率,都落(luo)在了事件视(shi)(shi)界望远镜的(de)观(guan)测能力范围内,银(yin)河(he)系(xi)中(zhong)(zhong)心(xin)黑(hei)洞的(de)视(shi)(shi)直(zhi)径比M87星系(xi)中(zhong)(zhong)心(xin)黑(hei)润的(de)视(shi)(shi)直(zhi)径要大(da)一些。
【热(re)点三】照片是如何拍出来的?
黑洞(dong)(dong)图像是(shi)由(you)“事件(jian)视界(jie)望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing)(EHT)”项目(mu)(mu)组织获(huo)得的(de)(de)(de)(de)。EHT把地球上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)8台(tai)射电望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing)组合(he)起(qi)来(lai),形(xing)成了(le)(le)一个口径如(ru)地球大小的(de)(de)(de)(de)“虚拟”望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing),照(zhao)片(pian)拍摄(she)于2017年4月,是(shi)由(you)事件(jian)视界(jie)望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing)合(he)作(zuo)项目(mu)(mu)在(zai)全球使用(yong)8台(tai)望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing)进行为期5天的(de)(de)(de)(de)观测结(jie)果,照(zhao)片(pian)展示(shi)了(le)(le)一个中心为黑色(se)得明(ming)亮环状(zhuang)结(jie)构,其黑色(se)部分是(shi)黑洞(dong)(dong)投下(xia)的(de)(de)(de)(de)“阴影”,明(ming)亮部分是(shi)绕黑洞(dong)(dong)高速旋转(zhuan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)积盘(pan),望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing)接收(shou)到的(de)(de)(de)(de)光是(shi)5500万年前(qian)发出的(de)(de)(de)(de)。天文望(wang)(wang)远(yuan)(yuan)镜(jing)(jing)获(huo)取的(de)(de)(de)(de)数据量非常大,一晚上(shang)(shang)就能收(shou)集(ji)到2PB(约2000TB)。如(ru)此庞大的(de)(de)(de)(de)数据难以用(yong)网(wang)络传输,必须(xu)装到硬盘(pan)里,空运到MIT,约半(ban)吨重的(de)(de)(de)(de)硬盘(pan)在(zai)2017年6月交给了(le)(le)凯蒂·布曼博(bo)士和她的(de)(de)(de)(de)机(ji)器算法团队。
他(ta)们不(bu)仅(jin)需(xu)(xu)要(yao)整(zheng)合数(shu)据,还(hai)需(xu)(xu)要(yao)过滤掉(diao)大(da)气温度等因素产生(sheng)的(de)噪声,并且要(yao)精确(que)同步各地望远(yuan)镜捕获的(de)信(xin)号,布曼领导了(le)一(yi)系(xi)列精心测试,旨在确(que)保(bao)EHT获得的(de)黑洞照片不(bu)是某(mou)种技术故障或侥幸的(de)结(jie)果(guo),在某(mou)一(yi)个(ge)测试阶段,需(xu)(xu)要(yao)把合作组织拆(chai)分成4个(ge)独立的(de)分析团队,各自独立分析数(shu),直到他(ta)们绝对(dui)确(que)信(xin)各自的(de)分析结(jie)果(guo),原(yuan)本预计一(yi)年洗(xi)好的(de)照片,花了(le)两年时(shi)间才(cai)让世界(jie)看到。
13.关于世界首张黑润照片,下列说法不(bu)符合文(wen)意(yi)的一项是( )(3分(fen))
A.这张照片是首次(ci)获得的(de)(de)宇宙(zhou)中(zhong)超大(da)质量黑(hei)洞存在的(de)(de)直接(jie)视觉证据,今年4月在全球6个城市(shi)同时(shi)公开对外发布。
B.这(zhei)张(zhang)照片拍摄的对象是(shi)室(shi)女座星(xing)系团中超(chao)大质(zhi)量星(xing)系M87,它距离地球5500万光年,质(zhi)量是(shi)太阳的65亿倍。
C.这张照片的拍摄工具(ju)是位(wei)于全球各地的8台射电(dian)望远镜,它们被组(zu)合起来形(xing)成了一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜。
D.这张照片的拍(pai)摄(she)时(shi)间(jian)是2017年4月,天文望远镜拍(pai)摄(she)获取的数据量(liang)非常庞大,科学(xue)家们过了两年时(shi)间(jian)才(cai)对外(wai)公(gong)布照片。
14.下列说法符(fu)合文意(yi)的一项是(shi)( )(3分)
A.恒星在核聚变反应(ying)的燃料耗尽而死亡后,发生(sheng)引力坍缩就会形成黑洞(dong)(dong),黑洞(dong)(dong)家(jia)族(zu)有多种类型,本次拍摄(she)的属于其中的“巨无霸”。
B.有很多恒星级质量黑洞(dong)距离地球(qiu)相对较近,但是(shi)它(ta)们的质量太小,直径相对也较小从地球(qiu)上观(guan)测,张角(jiao)比较远距离的超(chao)大质量黑洞(dong)大。
C.科学家们对银河系中(zhong)心(xin)黑洞(dong)也进行了观测,这(zhei)个(ge)黑洞(dong)距地(di)球26000光年,视界直(zhi)径约2400万公(gong)里,目前它的照片还在数据处理中(zhong)。
D.布曼搏士将合(he)作组织(zhi)拆分(fen)成4个独立(li)的分(fen)析(xi)团队,各自独立(li)分(fen)析(xi)数据,这样确保(bao)了黑(hei)洞照片不是某种(zhong)技(ji)术故障(zhang)或侥幸的结果(guo)。
15.下列对材料中相关内容的理解和分析,不正确的一项(xiang)是( )(3分)
A.首次黑洞照片拍(pai)摄活动参与人员(yuan)多(duo),调动的科研(yan)设备范(fan)围广,照片从(cong)拍(pai)摄到公(gong)布经历的时间长(zhang)。
B.黑洞本体是无(wu)法直接被(bei)拍摄(she)的,但吸积盘与黑洞发生(sheng)摩擦会产生(sheng)辐(fu)射(she),这个辐(fu)射(she)可以被(bei)探测(ce)到。
C.人(ren)类对于黑(hei)洞(dong)的认(ren)识,目前还是(shi)很有(you)限(xian),比如对一(yi)些(xie)黑(hei)洞(dong)的形成原因,科学界就有(you)不同(tong)的猜(cai)测。
D.“事件(jian)视界望(wang)远镜(EHI)”尽管具有强大的观测能力(li),但很难拍到那些恒星级质量黑洞的照(zhao)片。
16.请根(gen)据(ju)文本(ben)内容,给“超大质量黑洞(dong)”下定义。(4分)
17.为了能拍到黑洞并保证照片(pian)的可信度,科(ke)学家们采用了哪(na)些方法?请分点概括。(5分)
阅读下面文字,完(wan)成18-22题(22分) 书房的窗子
杨振声
①唉,先生,我是连一间书房都没得,你可别见笑,正因为没得,才想得厉害,我不但想到书房,连书房里每一角落,我都布置好了,今天又想到了我那书房的窗子。