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2019-04-11 11:14 第期
關鍵字:2019國考面試,熱點話題,黑洞

2019國考面試熱點話題:人類首張“黑洞”圖,你要讀懂這十個問題!

面試熱點相關背景

4月10日晚,人類首張黑洞照片“沖洗”完成,多國科學家在比利時布魯塞爾、智利圣地亞哥、中國上海和臺北、日本東京、美國華盛頓6個地方同步發布。(摘自《新京報》)

人類首張“黑洞”圖,你要讀懂這十個問題!

面試熱點獨家解析

一、黑洞是什么,概念是誰提出的?

理論上,黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種天體。它具有的超強引力使得光也無法逃脫它的勢力范圍。黑洞的概念最早出現在1798年。拉普拉斯根據牛頓力學計算,一個直徑為太陽250倍而密度與地球一樣的天體,其引力足以捕獲其發出的光線而成為一個暗天體,也稱為“暗星”。

1915年,愛因斯坦廣義相對論誕生。1916年,史瓦西給出了廣義相對論的第一個嚴格解釋,他發現所有的星體都存在一個史瓦西半徑,如果星體的實際半徑比它的史瓦西半徑要小,那么它就會變成一個黑洞。比如,太陽的史瓦西半徑是3千米。

1939年,奧本海默根據廣義相對論證明當天體的質量大于臨界質量時,引力坍塌后不可能達到任何的穩態,只能形成黑洞。

1974年,霍金證明黑洞具有與其溫度相對應的熱輻射,稱為“黑洞輻射”。黑洞的質量越大,溫度越低,發射過程就越慢。

二、在人類給黑洞“拍照”前,怎么確認黑洞?

1970年,美國的“自由”號人造衛星發現位于天鵝座X-1上一個比太陽重30多倍的巨大星球,被一個重約10個太陽的看不見的物體牽引著。天文學家一致認為這個物體就是黑洞,這是人類發現的第一個黑洞。

中科院國家天文臺研究員在世界上首次成功測量到X射線極亮天體的黑洞質量,研究成果2013年11月28日發表在國際權威雜志《自然》上。

三、什么叫“事件視界”和“事件視界望遠鏡”?

黑洞幾乎所有質量都集中在最中心的“奇點”處,并在周圍形成一個強大的引力場,在一定范圍之內,連光線都無法逃脫。光線不能逃脫的臨界范圍被稱為黑洞的半徑或“事件視界”,也叫“視界面”。

“事件視界望遠鏡”就是利用“甚長基線干涉技術”(VLBI) 和全球多個射電天文臺的協作,構建一個口徑等同于地球直徑的“虛擬”望遠鏡。

四、“連光都逃不出來”,這次如何能拍到黑洞?

這次拍攝的是黑洞周圍、尚未掉入黑洞的氣體所產生的光線和輻射。類似于星際穿越的電影中,中間有黑色的區域,外圍有黑色的圓環之類的,在外部亮的圓環的襯托下,中間黑色的區域稱之為‘黑洞的陰影。

五、這次拍到了哪個黑洞的照片?

這次拍攝的主要是兩個超大質量黑洞,一是銀河系中心黑洞Sgr A*,二是位于星系M87中的黑洞。之所以選定這兩個黑洞作為觀測目標,是因為它們的視界面在地球上看起來比較大。

而4月10日晚公布的是M87中的黑洞。

六、給“黑洞”拍照,有什么難度?

最開始的8個望遠鏡分別是:南極望遠鏡;位于智利的阿塔卡馬大型毫米波陣;位于智利的阿塔卡馬探路者實驗望遠鏡;位于墨西哥的大型毫米波望遠鏡;位于美國亞利桑那州的亞毫米波望遠鏡;位于夏威夷的麥克斯韋望遠鏡;位于夏威夷的亞毫米波望遠鏡;位于西班牙的毫米波射電天文所的30米毫米波望遠鏡。

要保證所有8個望遠鏡都能看到這兩個黑洞,觀測窗口期非常短暫,每年只有大約10天時間,2017年只有4月5日到4月14日合適。

據了解,該望遠鏡耗資140億美元,靈敏度是目前單陣列當中最高的。

七、2017年拍的照片,為何要“沖洗”這么長時間?

因為有8個不同的望遠鏡,每一個望遠鏡收到的數據量都非常大,總的加在一起差不多有10個PB。現在一般的筆記本電腦的硬盤是1TB,這些望遠鏡為此次觀測接收的數據,可以裝滿1萬多個筆記本。

此外,科學家需要對望遠鏡接受的光子進行定標,確保不同望遠鏡接收到的光子是來自于同一時刻,最后才能將所有圖像進行疊加。其中還有些缺失或模糊的部分,需要科學家們拼圖。光既有波動性又有粒子性,觀測到的每一時刻波動性非常強,所以要對每一時刻接受的相位進行相位校對。

八、之前聽見“黑洞”合并的聲音,是什么意思?

宇宙中曾有兩個黑洞發生碰撞,所產生的引力波跨越漫長時空,在2015年9月14日被位于美國的“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)項目探測器探測到,這是人類歷史上首次直接探測到引力波。

引力波是完全不同的觀測模式,觀測的頻率是在我們人類聽覺的頻率范圍之內。大概是從幾百赫茲到上千赫茲,這就是為何稱之為“聽見”黑洞合并的時候的聲音。

九、這次觀測對于科學研究有哪些意義?

因為是首次看到黑洞,所以滿足了人們對黑洞模樣的好奇。另外從科學的角度還可以提供很多信息,幫助人們了解氣體在黑洞內區真正的運動狀態。有了這幅圖片,科學中一些與黑洞有關的懸而未決的問題,就有了解決的可能。”

十、看見“黑洞”,外星人呢?

對于這次“黑洞”照片公布,平行世界、外星人等話題再度火爆。

有學者認為,黑洞跟外星人沒有任何關系,不知道為何大眾會將外星人跟黑洞聯系在一起,是沒有任何科學依據的。

物質在被黑洞吞噬的過程當中,首先會被撕裂成最基本的粒子,然后很可能在黑洞內又進一步發生其他的物態變化。經典的理論認為,掉到黑洞里的物質都會朝著中心的奇點運動,最后聚集在那里。隨著聚集的物質越來越多,質量也會變得越來越大,黑洞的半徑也會變得越來越大。

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