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！

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　　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》)

　　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。”