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2019-04-11 11:14 第期
关键字:2019国考面试,热点话题,黑洞

2019国考面试热点话题:人类首张“黑洞”图,你要读懂这十个问题!

面试热点相关背景

4月10日晚,人类首张黑洞照片“冲洗”完成,多国科学家在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿6个地方同步发布。(摘自《新京报》)

人类首张“黑洞”图,你要读懂这十个问题!

面试热点独家解析

一、黑洞是什么,概念是谁提出的?

理论上,黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围。黑洞的概念最早出现在1798年。拉普拉斯根据牛顿力学计算,一个直径为太阳250倍而密度与地球一样的天体,其引力足以捕获其发出的光线而成为一个暗天体,也称为“暗星”。

1915年,爱因斯坦广义相对论诞生。1916年,史瓦西给出了广义相对论的第一个严格解释,他发现所有的星体都存在一个史瓦西半径,如果星体的实际半径比它的史瓦西半径要小,那么它就会变成一个黑洞。比如,太阳的史瓦西半径是3千米。

1939年,奥本海默根据广义相对论证明当天体的质量大于临界质量时,引力坍塌后不可能达到任何的稳态,只能形成黑洞。

1974年,霍金证明黑洞具有与其温度相对应的热辐射,称为“黑洞辐射”。黑洞的质量越大,温度越低,发射过程就越慢。

二、在人类给黑洞“拍照”前,怎么确认黑洞?

1970年,美国的“自由”号人造卫星发现位于天鹅座X-1上一个比太阳重30多倍的巨大星球,被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞,这是人类发现的第一个黑洞。

中科院国家天文台研究员在世界上首次成功测量到X射线极亮天体的黑洞质量,研究成果2013年11月28日发表在国际权威杂志《自然》上。

三、什么叫“事件视界”和“事件视界望远镜”?

黑洞几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处,并在周围形成一个强大的引力场,在一定范围之内,连光线都无法逃脱。光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞的半径或“事件视界”,也叫“视界面”。

“事件视界望远镜”就是利用“甚长基线干涉技术”(VLBI) 和全球多个射电天文台的协作,构建一个口径等同于地球直径的“虚拟”望远镜。

四、“连光都逃不出来”,这次如何能拍到黑洞?

这次拍摄的是黑洞周围、尚未掉入黑洞的气体所产生的光线和辐射。类似于星际穿越的电影中,中间有黑色的区域,外围有黑色的圆环之类的,在外部亮的圆环的衬托下,中间黑色的区域称之为‘黑洞的阴影。

五、这次拍到了哪个黑洞的照片?

这次拍摄的主要是两个超大质量黑洞,一是银河系中心黑洞Sgr A*,二是位于星系M87中的黑洞。之所以选定这两个黑洞作为观测目标,是因为它们的视界面在地球上看起来比较大。

而4月10日晚公布的是M87中的黑洞。

六、给“黑洞”拍照,有什么难度?

最开始的8个望远镜分别是:南极望远镜;位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵;位于智利的阿塔卡马探路者实验望远镜;位于墨西哥的大型毫米波望远镜;位于美国亚利桑那州的亚毫米波望远镜;位于夏威夷的麦克斯韦望远镜;位于夏威夷的亚毫米波望远镜;位于西班牙的毫米波射电天文所的30米毫米波望远镜。

要保证所有8个望远镜都能看到这两个黑洞,观测窗口期非常短暂,每年只有大约10天时间,2017年只有4月5日到4月14日合适。

据了解,该望远镜耗资140亿美元,灵敏度是目前单阵列当中最高的。

七、2017年拍的照片,为何要“冲洗”这么长时间?

因为有8个不同的望远镜,每一个望远镜收到的数据量都非常大,总的加在一起差不多有10个PB。现在一般的笔记本电脑的硬盘是1TB,这些望远镜为此次观测接收的数据,可以装满1万多个笔记本。

此外,科学家需要对望远镜接受的光子进行定标,确保不同望远镜接收到的光子是来自于同一时刻,最后才能将所有图像进行叠加。其中还有些缺失或模糊的部分,需要科学家们拼图。光既有波动性又有粒子性,观测到的每一时刻波动性非常强,所以要对每一时刻接受的相位进行相位校对。

八、之前听见“黑洞”合并的声音,是什么意思?

宇宙中曾有两个黑洞发生碰撞,所产生的引力波跨越漫长时空,在2015年9月14日被位于美国的“激光干涉引力波天文台”(LIGO)项目探测器探测到,这是人类历史上首次直接探测到引力波。

引力波是完全不同的观测模式,观测的频率是在我们人类听觉的频率范围之内。大概是从几百赫兹到上千赫兹,这就是为何称之为“听见”黑洞合并的时候的声音。

九、这次观测对于科学研究有哪些意义?

因为是首次看到黑洞,所以满足了人们对黑洞模样的好奇。另外从科学的角度还可以提供很多信息,帮助人们了解气体在黑洞内区真正的运动状态。有了这幅图片,科学中一些与黑洞有关的悬而未决的问题,就有了解决的可能。”

十、看见“黑洞”,外星人呢?

对于这次“黑洞”照片公布,平行世界、外星人等话题再度火爆。

有学者认为,黑洞跟外星人没有任何关系,不知道为何大众会将外星人跟黑洞联系在一起,是没有任何科学依据的。

物质在被黑洞吞噬的过程当中,首先会被撕裂成最基本的粒子,然后很可能在黑洞内又进一步发生其他的物态变化。经典的理论认为,掉到黑洞里的物质都会朝着中心的奇点运动,最后聚集在那里。随着聚集的物质越来越多,质量也会变得越来越大,黑洞的半径也会变得越来越大。

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