2022年5月12日21点,太阳系服务中心中子星相片正式发布,这是基本上南半球中高纬度以及南半球的ALMA干涉仪接力赛“摄制”留下来的中子星相片,也是人类文明历史上第三张中子星相片!
为何又是丁香相片?
相信各位应该是有些无所适从了,即使这张相片看起来和2019年4月10日正式发布的中子星照并没有差多少,也是丁香深蓝色,尾端两个白色地区,不必问这也知道土黄色的是中子星盘,白色地区服务中心是该事件光晕。
《星际穿越》中的中子星实在是太壮观了,因此当年期待M87*也有那样的震撼的场景,但或许让大家失望了,即使事实上的中子星照是丁香。
中子星:光都跑不出去的Pacy
WIKI英文版对中子星的描述是这种的:“是次元展现出极端强悍的重力,以至于所有粒子、甚至光这种的电磁波都不能逃逸的地区。广义相对论预测,足够紧密的质量能扭曲次元,形成中子星;不可能从该地区逃离的边界称为该事件光晕(英语:event horizon)”
那个简而言之的光银血去的地区,如果是庞加莱中子星的话因此指的是庞加莱直径,用第一迪容公式也能计算出,在中子星的庞加莱直径内平均速度大于光速,因此中子星从理论上来看它应该漆黑,那又是如何摄制到相片的呢?
即使中子星强悍的重力,让它对周围的化学物质都虎视眈眈,因此西向会有大量化学物质跌入中子星盘,在向尾端碎裂的过程中被填充,化学物质的原子被唤起,从中子星盘的西向到光晕,分别释放出从电磁波到射线不等的辐射。
这是中子星能被观测到的其中两个重要其原因(重力透镜也能观测中子星存在),这也是人类文明能用EHT(该事件光晕干涉仪)对其成像的主要其原因。
简而言之的红色成因是这种的:化学物质在碎裂中子星盘中被填充唤起的谱线中只不过是F83E43Se的,但由于强悍的中子星重力,这些谱线都被极度光行差,就像宇宙收缩出现的光行差有些类似于(原理不一样,两个是重力光行差,两个空间收缩光行差),但结果类似于,变成了小星。
星系光行差
因此我们看见的中子星相片是丁香?
只不过那个答案是错的!即使EHT摄制的显然就不是红外线,这才是“小星”或者说的其原因,从如下这副图中能看见,EHT用来“成像”的是至少能观测230GHZ,波长是1.3毫米的频段!
很或许,这是是两个高频电磁波的频段,人类文明的肉眼无法感知这种“极低频”的光,因此我们显然就看不到EHT干涉仪成像的相片。
因此问题来了,那个中子星相片是哎来的?只不过是两张“假”相片,将不同振幅的电磁频段以地下通道的形式输入红外线地下通道,制备出两张全彩相片!
穆尔的2英寸LRGB感光,直径50mm左右
那个方式人造卫星摄影爱好者经常用,方式是用遮罩摄制伍润泉地下通道后引入制备两张全彩的人造卫星照,只不过大家看见的人造卫星照是鳟甲的,没啥颜色,那个事情连NASA都是这么干的。而不同振幅的电磁波就像是遮罩摄制后的数据,对应引入制备两张“伪全彩”中子星照。
为何不必成像干涉仪视力表或者说的全彩相片?
射电干涉仪取得的相片是“伪全彩”,因此成像干涉仪直接摄制不是真全彩了么?
所见即为所得,这是我们理解的拍照的样子,但事实上给天体拍照却不是这种,即使直接成像的天体相片看起来是黑白两色,即使天体本身非常暗淡,尽管发出的都是全色频段,但在底片上表现出来的是黑白照!
哈勃的那些天体彩照是如何摄制的?
只不过哈勃的CCD前面有各种滤光镜,拍下多个红外线频段后再通过引入对应的滤光后摄制的图像制备,这也是各位天文爱好者摄制人造卫星图像的方式,基本上人造卫星摄影爱好者至少也得有三个地下通道的滤光镜,然而哈勃的滤光镜就多了,不必怀疑,詹姆斯韦伯的也很多:
请注意滤光轮
摄制的多个频段
不过成像干涉仪却无法对银心中子星成像,其原因很简单,即使银心目标太小了,尽管它的质量高达太阳的400万倍,其光晕直径为2400万千米,但在2.6万光年外的地球看来那个视角仅仅为50微角秒,如图:
而是M87*中子星质量为太阳的65亿倍,该事件光晕直径为390亿千米,5500万光年外的地球来看,更是低至40微角秒,大家都知道哈勃的极限分辨率大约为0.1角秒,那个微角秒是什么概念呢?
1°(度)= 60′(角分)= 3,600″(角秒)=3,600,000毫角秒=3,600,000,000微角秒
比哈勃极限分辨率还要低5个数量级,这显然是强人所难嘛!大家都知道,口径与分辨率直接相关,假如要看清银心中子星,成像干涉仪要多大呢?
中子星光晕直径/距离=1.22*波长/干涉仪口径
以红外线550纳米为例,要看清楚银心中子星的干涉仪口径大约需要:6.877千米口径,而对M87*进行成像,因此成像干涉仪需要8.95千米口径,或许人类文明还造不出这种的干涉仪,这也是使用甚长基线干涉来“组建”EHT阵列的其原因。
它的原理是将来自不同天文干涉仪的观测信号收集后进行联合处理,使其组成一台口径相当于多台干涉仪之间距离的虚拟射电干涉仪,但这种技术需要精确的原子钟同步信号,记录信号间的时间延迟差,然后再经过超级计算机的处理成两个“制备图像”。
银心中子星:它会吞噬掉整个太阳系吗?
银心是个中子星被证实了,就像《三体》中的哈勃二号看见了半人马座南门二星系周围的尘埃带中的1000根刷毛,确定了规模达1000艘宇宙飞船的三体舰队正以1%的光速赶往地球一样,因此那个质量能增长到无限大的中子星究竟会不会吞了太阳系呢?
中子星:它是怎么诞生的?
中子星应该是宇宙最为怪异的天体,它的诞生以目前的科学理论来看,来自于两种可能,一种是宇宙诞生的时刻,分布密度过高的地区直接坍缩成了中子星,超大质量的中子星与微型中子星据信都来自那个时刻,这些中子星被称为原初中子星。
另一种则是恒星型中子星,它们来自大质量的恒星坍缩,可能会经历超新星爆发,也可能大质量恒星直接坍缩为中子星,这种中子星的质量不大,但有个下限,也是说至少要大于奥本海默极限质量才可能探索成中子星。
中子星的合并也可能诞生中子星,中子星之间也能通过合并成为更大的中子星,但质量却不是1+1=2,而又大量的能量会变成重力波释放,这也是LIGO和VIRGO检测到中子星重力波的理论来源。
除了中子星合并以外,中子星还会吞噬周围的质量成长,而对于中子星来说,它可能永远都吃不饱,比如目前发生的最大中子星TON 618,其质量可能高达太阳660亿倍,整个太阳系的质量尽管0.8–1.5×10^12倍,但能经得起几个TON 618的吞噬?
中子星不怕:最怕的是流浪的微型中子星
中子星有多可怕,不妨先了解下中子星到底是怎么吞噬化学物质的!网上有两张比较有趣的图,将中子星分为危险区、安全区,如下:
尽管看起来有些牵强,但也算是表达了中子星的“势力范围”到底是怎么分布的!中子星即使其超强的质量扭曲的次元,化学物质会在那个次元陷阱中环绕,最终螺旋形坠入中子星的光晕,光晕处环绕速度为光速,光晕内平均速度超过光速,光晕外理论上仍然是能逃逸的。
中子星盘是中子星吞噬周围的化学物质形成的,坠入中子星盘的化学物质应该是不太有机会逃出中子星了,因此从理论上来看,整个太阳系都将坠入中子星?尽管理论上确实有可能,但现实中却不会发生:
1、中子星的化学物质吞噬率很低;
2、存在足够环绕速度的天体不会被吞噬;
据5月12日晚的中子星“正式发布会”上,上海天文台副台长沈志强称银心中子星的化学物质吞噬速度大约为每年10^-8个太阳质量,不止到笔者有没听错,请各位指正下。沈志强称那个数据与理论数据拟合度很高,按那个速度,太阳系吞噬完毕也是天荒地老了。
另两个需要了解的是,无论多大质量的天体,在某个位置,它一定有两个环绕速度和平均速度,因此我们能简单的计算下,在太阳系的距离上,逃离银心中子星Sgr A*需要多大的速度:
环绕速度:4.6千米/秒
平均速度:6.57千米/秒
笔者偷懒了,直接在网上找了个计算器,算出来是那个速度,而目前太阳系在太阳系中的运行速度高达220千米/秒,或许这已经远远超过了银心中子星的平均速度,绝对不会跌入去的,但问题是太阳似乎也没逃离?
当然那个问题有几个答案,两个是银心并非只有两个中子星,还要核球以及周围旋臂的质量也要算在核心质量内,但据天文学家称,即使把那个质量也算上,银心还是拖不住太阳,科学家解释称,太阳系中还有大量我们看不到的暗化学物质产生的重力。
因此各位大可不必担心太阳系会被中子星吞了,反而要担心太阳系为何还没有散架,毕竟目前计算出来的速度太快,已经需要暗化学物质来解释了。
最担心的是流浪中子星
或许银心中子星不足为惧,但假如两个微型中子星,比如像两个只有木星质量大小的微型中子星,光晕直径大约在6米左右,这种类型的中子星很难被发现,两个它不发光,另两个在宇宙空间中也没有明显的中子星盘,因此它从奥尔特云进入柯伊伯带的过程中也许是静悄悄的。
这种状态下只有重力透镜才能才能发现,并且那个中子星需要刚好经过地球和某颗恒星的尾端时候才会被发现异常,全天区因此大,它来自何方估计只有鬼才知道了。
一旦它进入到能干扰到柯伊伯带彗星类天体运动时,内行星就要遭殃了,即使大量的彗星可能会受到扰动进入大椭圆轨道运行,这将会给地球带来很大的撞击风险。
如果那个中子星继续进入环绕太阳的轨道,那太阳系就永无宁日了,也许太阳都有可能被它吞噬,行星轨道也会因中子星的进入而受到扰动,估计到那会,人类文明除了从太阳系搬家外没有别的好办法。
不过那个桥段在《撤离地球》这部伪纪录片中已经演示过一次了,只是在《撤离地球》中闯入太阳系的是一颗中子星,或许中子星要比中子星质量小,但即使它是个发光体,比中子星要更容易被发现,因此至少人类文明能获得足够久的预警时间,制造巨型方舟逃离地球。
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