高中生科研物理學方向課題：研究黑洞的究極意義

人們對未知的外太空從未停止過探索，從月球到太陽系再到銀河系，隨著科技的發展，宇宙的秘密也在逐漸被揭露……

北京時間5月12日,全球多地同步舉辦“來自事件視界望遠鏡的關于銀河系中心的突破性成果”發布會，發布了位于銀河系中心的超大質量黑洞Sgr A*的第一張照片。

這是EHT合作組織繼2019年發布人類第一張黑洞（星系M87中央黑洞）照片后的又一重大突破。

此次發布的照片為之前諾貝爾物理學獎——“銀河系中心黑洞的發現”提供了直接視覺證據。

拍攝黑洞竟然真的實現了

在2017年，科學家團隊使用事件視界望遠鏡EHT觀測星系M87中央黑洞M87*和距離地球27000光年的銀河中心黑洞Sgr A*。

觀測期間，每晚需連續采集好幾個小時，類似相機長時間曝光。團隊歷經幾天順利完成了觀測任務，接下來最重要也是最繁瑣復雜的工作就是整理分析龐大的數據。

EHT的8個臺站觀測5天就記錄了大約3500TB的數據，經過兩年對數據校正處理和分析后，才有了19年人類首張黑洞M87*的照片，而最近發布的Sgr A*照片則更是用了長達五年的時間才完成。

?· 事件視界望遠鏡EHT ·?
該望遠鏡利用甚長基線干涉技術（VLBI）觀測星系中央特大質量黑洞，由來自南極、智利、墨西哥、美國亞利桑那州、美國夏威夷（中國參與運行）、西班牙的八個射電望遠鏡組成。

各地射電望遠鏡互相協調、同時觀測同一目標并記錄下數據，其口徑等效于地球直徑。
圖片來源：EHT

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人類一直在探索前進

人類對黑洞的探索可以追溯到上個世紀。1974年天文學家布魯斯·巴里克（Bruce Balick）和羅伯特·布朗（Robert Brown）使用長基線干涉的方式確認了銀河系中心的射電源，羅伯特·布朗將其編號為Sgr A*（人馬座A*）。

后來科學家們意識到“Sgr A*就是對應于銀河系中心四百多萬倍太陽質量的黑洞的射電源”，后來科學家提出利用VLBI技術來確定銀河系中心黑洞的大小。

近二十年，隨著VLBI技術及觀測設備的發展，人們終于開始對黑洞開展高辨率觀測。
Sgr A*照片發布后，一位來自上海天文臺的EHT合作成員表示：“研究團隊遍歷了極大的成像參數空間，才得以確定這張黑洞照片。”
來源：中科院上海天文臺

研究黑洞的究極意義

Sgr A*照片的發布，意味著人類在觀測設備、觀測技巧、數據處理能力等多方面有了質的飛躍。

同時研究人員認為，這次發布的觀測成果可能會為新的量子引力理論提供一條道路——將愛因斯坦廣義相對論與量子理論結合起來。

他們還開始使用新的數據來測試超大質量黑洞周圍氣體行為的理論和模型。這一過程尚未被完全解釋，但倫敦大學學院的Ziri Younsi博士說“這是我們了解銀河系如何形成的關鍵。”

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課題介紹

• 課題名稱: 活動黑洞中塵埃的極紫外消光曲線測量
• 相關學科：物理學
• 課題介紹：宇宙中塵埃是普遍存在的，塵埃通過對光的吸收和再輻射影響一系列重要的天體物理過程。本項目擬利用活動黑洞作為背景光源，通過比較有塵埃和無塵埃的類星體樣本的紫外性質，首次研究活動黑洞寄主星系中塵埃的消光性質，并推斷塵埃的大小分布和化學成分。

導師介紹

• 中國科學技術大學天體物理博士畢業，極地科學研究部副研究員；
• 曾主持國家自然科學基金項目與上海市自然科學基金項目，在Nature、ApJ、MNRAS 等頂尖期刊發表論文40余篇；
• 研究領域：南極天文學、星系中心超大質量黑洞與星系共同演化、類星體吸收線系統研究等。