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黑洞捕手

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愛因斯坦的廣義相對論,預言了某些大質量恆星終結後,會形成時空極度扭曲以至於所有物質(包括光)都無法逸出的區域,就叫做「黑洞」**(參考維基百科)

 

雖然理論如此,但是既然連光都被吸走了,當然無法看到「黑洞」。如何觀測並提供證據證明「黑洞」的存在,成為天學界的一件大事。

 

2019410日,一個跨國的計劃,EHT(Event Horizon Telescope 事件視界望眼鏡),經過一段時間的觀測和計算之後,發佈了一張2017年觀測到的「黑洞」的照片,正式證實了愛因斯坦廣義相對論的預測。*

 

而對於小國寡民的台灣,這也是一件天大的事,因為在2017年參與EHT8座天文望遠鏡中,有3座是由台灣團隊所建造或運作的,而在EHT13席董事中台灣就佔了2席,足見在「黑洞」的觀測中,台灣的卓越貢獻。

 

而既然黑洞會把所有的光線吸走,那EHT又怎麼能觀測到「黑洞」呢?

 

原來「黑洞」的質量很大,它附近的物質會被「黑洞」吸引,在黑洞附近形成盤狀的區域,其中物質相互磨擦,會產生輻射波,EHT的望遠鏡就是設計成可以偵測那些波的設備。

 

「黑洞」離地球很遠,以所發佈的那張照片為例,那是室女座A*(簡稱「M87*),距地球5,500萬光年。為了偵測那麼遠地區的輻射波,天文望遠鏡用的是次毫米波的技術。

 

次毫米的範圍是0.3mm~1mm(0.03-0.1公分)。次亳米的波長比電磁波訊號,如調頻電台、無線電視、手機、Wifi 、藍芽、微波爐等等,短10倍以上。人可見光的波長為0.39mm-0.78mm,次毫米的波長就介於紅外線和微波之間。波長在次毫米的輻射波,容易被大氣、水氣吸收,所以天文望眼鏡要設在乾燥的高山上,這也是俱有挑戰性的地方。

 

2018年開始運作,有一座由台灣建制管理的次毫米天文望遠鏡,就是在格陵蘭島凍原上一個美軍基地的旁邊呢!

 

根據計算,要觀測像M87*這麼遙遠的地方,天文望遠鏡至少要造到像地球的兩倍那麼大,那是不可能辦得到的。

 

科學家聰明的解決方案,就是在地球上的幾個恰當位置,建上天文望遠鏡,然後把它們觀測到的數據,用「邁射」原子鐘的時間同步起來(透過光纖的時差太大),經過計算,就可以產生像地球兩倍大天文望遠鏡的效果了。

 

提出「黑洞」存在的證據,對人類的意義,是一個智識上的突破,也是一個跨國合作的好範例。不知道知道「黑洞」的存在,對人類有什麼用處。但是,至少我們知道,透過合作,人類可以活得超過自我感覺的良好。

 

M87* 距地球5,500萬光年,意思是說如果我們現在看到任何從那裡來的光,那是來自5,500萬年前,那個時候陸上的恐龍已經絕跡了1,000萬年,被子植物才開始演化出有果肉的果實和營養的種子,而人類始祖都還沒有見到什麼蹤跡呢!

 

5,500萬年是我們無法想像的時光跨距,5,500萬光年是我們無法想像的空間距離。「黑洞」要告訴我們的,超出我們平凡的想像。

 

*:《黑洞捕手》,陳明堂 

 

**1756年法國人在孟加拉關押英國人的小監獄叫做「加爾各答黑洞」,因為被關進去就再也出不來了。所以,後來天文學家就用「黑洞」(black hole)來稱天體中超質量超重力區域的現象了。(1756年6月20日,法國人襲擊英國在孟加拉加爾各答的威廉堡,把約50~150名的英國駐兵囚禁在一個只有14英尺寬18英尺長的地下室裏,天花板的小鐵窗是出入口也是唯一的通氣口,到了隔天發現有三分之一的囚犯窒息而死,那個地下室後來就被冠上一個充滿種族主義涵義的名稱:「加爾各答黑洞」(the Black Hole of Calcutta) ~《全球化的故事》)

 

2022/1/15 黑洞捕手 Damakey

 

 

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