哇!!! 比冥王星軌道還要再遠個5倍啊～ 😲😲😲

#太陽系 #天文學 #新發現

黑洞是什麼？

這篇說明昨日公佈的黑洞照片雖不能算真正黑洞照片，卻是人類首次直接見証的第一步。

高科技進步，讓我們得以一窺黑洞神秘面紗，而就算不懂科學的人，這篇說明簡單易懂，好像帶我們在黑洞外圍走一圈，宇宙真的好神奇！黑洞更神秘。

#黑洞

#宇宙視野旅行

【新文章】人類首次拍得黑洞照片 再證愛因斯坦廣義相對論

黑洞帶給人類永恆的神秘感，它是時空的盡頭、連光也擺脫不了的「洞」。即使是理論物理學家，也難以用筆墨形容黑洞的模樣。要派太空人到黑洞附近去看看也不太可能，儘管航行者1號、2號花了近40年，才剛在不久前越過太陽系邊界，但黑洞都在太陽系以外非常遙遠的地方。

2017年，來自世界各地超過60個科研單位的天文學家聯結起位於地球各大洲的眾多個無線電望遠鏡，持續地觀察M87星系。這個名為事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope，簡稱EHT）的無線電望遠鏡網絡，終於直接拍攝到了人類史上首張黑洞「照片」，並於2019年4月10日全球同步發表。

黑洞是什麼？

黑洞是愛因斯坦於1915年發表的廣義相對論的方程式的一個數學解。愛因斯坦發現，在我們身處的宇宙中的任意點上，加速度與重力並不能被區分開來，是為「等效原理」。利用等效原理，加上光速不變假設，愛因斯坦推導出一組十式的方程組。廣義相對論取代了牛頓重力定律（或者可說是牛頓重力定律的更新版本），只要知道時空某處存在多少質量，就能夠利用那十條方程式描述時空的演化。

重力的特性是它只會互相吸引，不像電磁力那樣既能相吸亦能相斥。因此，質量越多，重力就越強；重力越強，就更輕易吸引更多物質。物質如果要擺脫更強的重力，就得付出更多能量。例如，在一顆小行星上，輕輕一跳可能就已足夠擺脫其重力；在地球上，卻必須利用火箭加速至最少每秒11.2公里，才能飛進宇宙空間。

早在愛因斯坦以前，物理學家就曾經想像過一顆質量非常高的恆星，其重力強大到必須跑得比光更快才能逃逸。牛頓重力理論中沒有質量的東西不會被重力影響，而光線究竟有沒有質量在當年也是未解之謎，他們想像「如果」光線也會被重力「拉」回恆星表面的情況，就把這種想像中的恆星稱為「暗星」。

廣義相對論中的重力卻能影響一切事物。所有物質，哪管有沒有質量，全都會被重力吸引。天體物理學家發現，當一顆質量巨大的恆星耗盡核反應燃料時，抵抗自身重力的壓力就會在一瞬間消失，恆星會向內坍縮、反彈，引發超新星爆發。超新星爆發後剩下來的核心質量如果足夠高，就會變成一個逃逸速度比光速更高的區域。我們叫它做黑洞。

黑洞不會發光，而且大多數黑洞體積又不大、離地球又遠（幸好）。因此，望遠鏡必須造得夠大，才能收集更多光線和提高解析度。以人類的科技，要探測上述由恆星死亡超新星爆炸所創造出來的細小黑洞（尺寸大多比地球上的城市更小），仍然遙不可及。不過，宇宙間有些黑洞尺寸卻巨大得難以置信。天文學家發現，在每個星系的中心，都存在一個極其巨型的黑洞，質量達到幾百萬個太陽，稱為超大質量黑洞。天文學家認為這些星系中心的黑洞由遠古細小黑洞互相結合而成的，它們同時也影響著星系的演化過程。

星系M87（Messier 87）的中心也有一個超大質量黑洞。它距離太陽系約5千5百萬光年，半徑約為37光時。M87的質量是太陽的65億倍，從地球上觀察，它的事件視界（event horizon）只有大約16微角秒。從地球看，這等於月球上太空人的拳頭大小。事實上，今次EHT的天文學家拍攝的並非M87的事件視界，而是在事件視界外面約40微角秒大小的吸積盤（accretion disk），叫做「黑洞的影子（black hole shadow）」，實際尺寸大概為冥王星軌道的2.7倍。

事件視界望遠鏡（EHT）是什麼？

根據簡單光學定律，望遠鏡越巨大、觀測使用的波長越短，解析度也越高。人類所造的地面望遠鏡之中，無線電望遠鏡建造相對容易，因此普遍來說都較可見光望遠鏡巨大。另一方面，無線電受大氣擾動干擾的影響亦較可見光為低。EHT使用的無線電波段為1.3毫米，經過計算，我們需要的望遠鏡尺寸是⋯⋯地球直徑（即大概13,000公里）！

然而，即使是地球上最巨型的無線電望遠鏡，例如美國的阿雷西博望遠鏡（Arecibo Telescope，直徑305米）、中國的500米口徑球面無線電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，簡稱FAST，直徑500米），以及俄羅斯的科學院無線電望遠鏡-600（Academy of Science Radio Telescope – 600，簡稱RATAN-600，直徑600米）等等，也遠遠不夠大。怎麼辦呢？總不能把整個地球改建成一支望遠鏡吧？幸好，物理學家早就發展出一種技術，叫做甚長基線干涉測量法（Very-long-baseline Interferometry，簡稱VLBI）。VLBI技術利用光線的波動特性，把不同地點的光線訊號互相重疊，從而構成更光亮、解析度更高的影像。

世界各地都有很多無線電望遠鏡，因此天文學家組成了一個VLBI望遠鏡網絡，用來加強所拍攝的影像的光度和解析度。EHT就是這個VLBI網絡的一部分，專門拍攝M87。過去兩年間，EHT收集到了足夠的光線，利用干涉分析建構出一幅解析度達20微角秒、足以分辨出M87的黑洞影子的照片。2019年4月10號，我們終於能夠一窺黑洞的廬山真面目！

不發光的黑洞為什麼可以看得到？

咦，不是說過連光也不能離開黑洞嗎？為什麼還會有來自黑洞的訊號？

黑洞本身不會發光（理論上黑洞會放出所謂的霍金輻射（Hawking radiation），但這超出本文討論範疇，我在以往文章中已經討論過）。然而，正被黑洞吸入的星際物質、甚至是被黑洞強大重力扯得支離破碎的恆星碎片，會一邊加速至極高速度、一邊落入黑洞之中。這些物質構成一個溫度極高的吸積盤，會在落入黑洞之前釋放出大量輻射。EHT觀察的就是這些剛好在黑洞邊界發射出來的光。

順帶一提，黑洞邊界是時空中的資訊能夠傳播的最後界線，跨越了黑洞這道邊境的任何資訊都不可能被黑洞外面的宇宙所探知。因此，黑洞邊界又稱為事件視界，象徵宇宙中一切事件的盡頭。EHT的名稱也就很明顯了：事實上它拍攝的並非黑洞「本身」，而是事件視界外的黑洞影子。

愛因斯坦的預言

既然這是人類史上首張黑洞照片，為什麼我們會知道M87中心有個黑洞？

我們觀察到來自M87的X射線高能量噴流（jet）。天體物理學模型指出，當吸積盤的物質落入黑洞時，會有一部分物質被高速從黑洞兩極拋走，形成噴流。噴流中的物質溫度極高，加上其速度非常接近光速，因而放出X射線。這些來自M87的X射線能量間接指出其中心必定存在一個能提供物質如此強大能量的能源。根據人類已知物理學，黑洞是唯一解釋。

科學與其他學問的一個分別是，我們能夠利用科學定律來作出極其準確的量化（quantitative）預言。愛因斯坦廣義相對論的預言已經被實驗和觀測所一一證實，包括位於較強重力場中的時間流逝速率相對較慢（全球定位系統人造衛星必須使用廣義相對論作岀修正，所以我們的手提電話已是明證）、空間會被重力場扭曲（人造衛星已經測得地球附近空間扭曲程度與相對論預言一致）、2015年直接探測到去兩個黑洞碰撞結合所釋放出的重力波（重力波觀測亦為黑洞存在的證據）。

EHT這張照片只是人類直接觀察黑洞的第一步。雖然這照片與想像中的電影劇照有頗大出入，卻是愛因斯坦相對論的另一個明證。誰知道未來人類科技會進步到何等程度，帶我們看到什麼？

這是千真萬確的例子
好友曾在10幾年前被詐騙過兩次(熟人)
一次就算了，在又遇到第二次後
壓抑已久的不甘終於爆發了
整個魂立馬飄到48億公里遠的冥王星軌道上載浮載沉...
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宇宙は広大で、多くの秘密が隠されています！ ブラックホール、ダークエネルギー、不思議な恒星の数々、未知の惑星たちなどなど。 科学者たちは100年以上もの間、ある惑星を探してきましたが、未だに発見できていません。太陽系には惑星Xが存在している明確な手がかりがあるにも関わらず、見つけることができないのです。 この神秘的な惑星を発見できないのはなぜだと思いますか？ そして、何が特別なのでしょう？

クレジット:
NASA Image and Video Library
NASA/ジェット推進研究所
NASA/ジェット推進研究所-カリフォルニア工科大学
NASA/ジェット推進研究所-カリフォルニア工科大学/R. ハート (ジョン・C・ステニス宇宙センター)
NASA/ジェイ R. トンプソン
ソーラー・ダイナミクス・オブザーバトリー/NASA
NASA/JHUAPL/SWRI
NASA/ゴダード宇宙飛行センター/アリゾナ大学 - https://www.asteroidmission.org/?attachment_id=7915
NASAのゴダード宇宙飛行センター (GN-z11 画像と動画はNASAによる転載許可により掲載/欧州宇宙機関/宇宙望遠鏡科学研究所/G. ベーコンとNASA/欧州宇宙機関/イェール大学/P. オーシュと P. バンドックム, 宇宙望遠鏡科学研究所/G. ブラマー,カリフォルニア大学サンタクルーズ校/G. イリングワース)
CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0:
遠方に存在する109の既知の小惑星と96の太陽系外縁天体の軌道と位置 (eTNOs): Nrco0e撮影, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=98977799
1900年から2100年までの冥王星の軌道のアニメーション (太陽、土星、天王星、海王星、冥王星): Phoenix7777製作 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=74251699
コンスタンティン・バティギン: Corvus撮影, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58621923, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58621912
コンスタンティン・バティギン: Oklo99, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=57307080
セドナと太陽系 2017年1月1日: Tomruen撮影, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=60453344
ジョージワシントン大学で有名なオレンジ色のネクタイ着用し講義中のブラウン教授: ラーガ二・チャンドラ撮影, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64776113
ハワイのマウナ・ケア山のスバル望遠鏡: Denys (fr) 撮影, CC BY 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2731788
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皆さんが２００６年以前に理科の授業を受けていたら、９つのことがらを覚えなくてはならなかったんですよね。

そう、太陽系の惑星です。

水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、そして、冥王星。

でも今では冥王星は惑星と数えられていません。

太陽系の端にあったかつての惑星に一体どのような運命が待ち受けていたのでしょうか？



タイムスタンプ：

冥王星に何があった？0:44

惑星という単語の意味　1:42

冥王星の大きさ　3:45

衛星を持てばそれは惑星か？　4:49

エリスの発見　6:02

惑星の定義　6:40

冥王星は惑星だと主張する学派　7:31


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声の提供

Koji Asano

太陽系のような「バランスの取れた場所」で惑星が消えたらどうなるのか、考えた事はありますか？例えば、太陽に最も近い水星。すごく小さくて、見えません。水星が消えると、地球にどんな変化があるのでしょうか？ふむふむ、全体的に、何も起こっていないようです。でも予想通り。原因は、重力です。

何らかの質量を持つ物体は、重力によって他の物体を引き寄せます。質力が大きければ大きいほど、重力も大きいんです。水星は太陽系の中でも一番小さな惑星なので、宇宙全体を考えると、質量があまり大きくありません。では、他の惑星はどうでしょうか？

タイムスタンプ：

水星 0:28

金星 1:18
火星 2:12
木星 3:15
土星 4:27
天王星 5:13
海王星 5:43
月 6:48


＃宇宙　＃惑星　＃ブライトサイド



概要：

―水星は太陽系の中でも一番小さな惑星だから、宇宙全体を考えると、質量があまり大きくないんだ。

―水星は地球から8000万kmも離れているから、二つの惑星の間の重力が強くないのかも。

―金星！太陽系で最も熱い惑星らしいよ！それに、金星の1日は地球の117日。

―火星と木星の間には、巨大な小惑星帯があるだけど、地球にとって小惑星は、あんまり良くないって言われてる。

―木星がいつもは、強い重力を使って保持しているんだけど、時々解放されて、太陽の方に動いちゃうみたい。

―火星にも素晴らしい重力があって、これは小惑星を地球の方向に加速させる、ぱちんこのように機能するんだ。

―木星の重量は、近くの惑星を合わせた重量の三倍もある！

―木星は重力が強いから、過去45億年にわたって、小惑星や他の宇宙の残骸から、地球を守ってくれていたんだ！

―太陽の引力によって、すべてのものが中の方にある惑星に向かってきてる！もちろん地球にも！他の惑星にも何らかの変化があるけど、それは数千後の話。

―そして次は、土星！華やかで美しい輪がある土星。分かりやすいよね！科学者が言うには、土星は力強い重力によって、氷のような雨の中で引き下げられ、いつか消えちゃうらしいよ。

―天王星も巨大で、太陽系の中では3番目に大きい。

―海王星の引力がないから不安定になっているんだ。軌道は交差しているし、天体はお互いに衝突しているね。冥王星の軌道も、形が崩れてきているよ！

―じゃあ、月はどう？地球の軸はどうなったの？前よりも…傾いていない？それに、天気も荒れ狂っている！季節なんてものは、もうなささそう。新しい氷河期に突入しているんだね！

―1日が、6から12時間しかないみたい。そうか、月の引力がないから、地球の回転が遅くならないんだ。

―結果、地球人が住んでいる太陽系では、木星だけが消えてしまうと、大きな問題になりそうだね。太陽系は繊細で、バランスが取れているって言うけど、本当だったんだ！

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声の出演：宮司道章造（Studio Kiwi）