给黑洞拍个照,看宇宙真奇妙——中科大附中小三年级举办“科学大讲堂”活动

作者: 编辑:徐晓宏
发布时间:2019-04-30   浏览次数:203


410日晚,天文学家公布了人类首次拍摄到的近邻星系M87中心黑洞照片。429日下午,中科大附中小三年级荣幸地邀请到参与人类首张黑洞照片项目的中国科学技术大学物理学院天文学系的袁业飞教授,来给小朋友们带来一场“给黑洞拍照”科普讲座。本次活动由小三年级年级组长何向林老师主持。


袁教授在讲座中,解开了同学们非常好奇又很疑惑一个个疑团:什么是黑洞?哪儿有黑洞?怎么找黑洞?为什么给黑洞拍照?用什么相机(望远镜)给黑洞拍照?这次拍到的黑洞照片有什么意义?

袁教授首先介绍了脱离地球所需要的最小速度(第二宇宙速度)和脱离太阳系所需要的第三宇宙速度的概念,然后引入了黑洞的概念:黑洞就是在其附近连光也无法逃离的天体,黑洞与其它天体最本质的区别就是它存在视界,物质(包括光)一旦落入黑洞视界,最终将不可避免地落入中心的奇点。接着,袁教授介绍了恒星的能源来自内部的热核反应--氢的燃烧,当氢烧完之后,恒星就会死亡。这就是电影《流浪地球》的科学背景。恒星死亡的时候,核区塌缩,外壳层膨胀变现为超新星爆发。在一颗质量比太阳大20倍左右的恒星演化的晚期,其核区塌缩可能形成恒星级黑洞。恒星级黑洞从其周围的伴星吸积气体,发X射线。天文学家可以通过X射线在银河系内寻找恒星级黑洞。根据现代天文观测和理论研究,大部分的星系中心都存在超大质量黑洞,因此,我们可以去星系中心寻找超大质量黑洞。

给黑洞拍照难度很大,但科学意义也巨大。如果能拍到黑洞视界的阴影,眼见为实,就能真正证明黑洞是存在的!袁教授介绍,通过分布在全球的射电望远镜联网同时观测黑洞,再通过计算机分析(冲洗照片),可以得到一个口径等效于地球半径的巨大的射电望远镜,就能够拍到非常小的黑洞的阴影。最后,袁教授给小朋友们显示了人类拍摄到的距离我们地球5500万光年,近邻的星系M87中心65亿倍太阳质量的超大质量黑洞照片,并点评了该发现的重大科学意义:黑洞是爱因斯坦广义相对论的理论预言,黑洞的发现证明爱因斯坦预言又一次对了!黑洞照片清晰显示了黑洞视界的存在,证明宇宙中的确存在怪兽般的黑洞。另外,星系中心的超大质量黑洞也将影响星系的的演化。

袁教授的报告通俗易懂,生动形象,受到同学们的热烈欢迎。在报告之后的互动环节,同学们踊跃提问,提出了很多让袁教授非常惊讶的很专业的问题:如“白洞”和“虫洞”存在吗?黑洞会将整个宇宙中的物质吞噬吗?黑洞有没有寿命等等。袁教授夸孩子们问得好,并耐心作出解答。活动结束后,学生代表为袁教授献花,以表谢意。


短暂的四十分钟很快过去,孩子们对宇宙探索的热情却越发高涨,意犹未尽,久久不愿离去,大批“粉丝”簇拥着袁教授纷纷要求签名留念。这节课在孩子们的心田播下了一颗科学的种子,愿这颗种子能伴随着他们的梦想一起发芽、开花、长大……

(小三年级组、附中教研室供稿)