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研究:黑洞照片上蕴藏子结构玄机

2020-3-21 环球解密

在去年获得第一张黑洞照片实现重大突破后,现在科学家通过计算,预测黑洞照片上应该存在某种精细的子结构,可以反应黑洞和引力的多项重要特性。

普林斯顿高等研究院(Institute for Advanced Study,IAS)的研究人员发布的新研究预测,黑洞照片上应该有某种环状子结构,将透露黑洞的大小、质量、转速等多项物理特征。

哈佛-史密松天体物理中心(CfA)的约翰逊(Michael Johnson)说,爱因斯坦相对论预测,黑洞周围有一个“光子圈”,他们的研究进一步预测认为,里面还含有无数个子圈。

“这些子圈就像电影的画格一样,反映着黑洞所记录的宇宙历史。”约翰逊说。通过观测这些“电影画面”,可以揭示许多黑洞和引力的特性。比如,这些子圈的细节有助于科学家了解黑洞的质量、转速等重要参数。

这份研究由观测天文学家、理论物理学家和天文物理学家共同参与。

“多个领域专家合作把对光子环的理论认识与可能的观测结果联系起来。”伊利诺伊大学香槟分校的王(George Wong)说。王设计软件模拟高清晰度黑洞照片,再把它们分解成预测的子照片。“最初来自纸张和铅笔的构想激励我们把(黑洞的)模拟推向新的极限。”

研究人员称,这些子结构用眼睛从照片上分辨不出,但是用干涉仪却能看到明显的信号。

“让我们吃惊的是,尽管这些环状结构用眼睛从即使是最完美的照片上都看不出来,但是从望远镜阵列——干涉仪上却能够看到明显的信号。”约翰逊说,“摄取黑洞的照片需要分布在各地的多台望远镜的协作,而这些环形子结构只需两台相距很远的望远镜就能进行研究。”

这份研究3月18日发表在《科学进展》(Science Advances)期刊上。

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