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多大望遠鏡才能看到最近的黑洞?哈勃?整個地球裝上鏡片也不夠!


星辰大海的種花家想買個天文望遠鏡來觀測黑洞,買什麼型號的好?從理論上來看,用光學望遠鏡看黑洞並沒什麼毛病!儘管黑洞視界直徑-倍以內即黑乎乎一...

- 2019年7月18日19時00分
- 科學文摘 / 星辰大海的種花家

星辰大海的種花家

想買個天文望遠鏡來觀測黑洞,買什麼型號的好?

從理論上來看,用光學望遠鏡看黑洞並沒什麼毛病!儘管黑洞視界直徑2-3倍以內即黑乎乎一片,但在這個界限以外卻仍然可以觀測到可見光!因為這是掉落黑洞的星際物質受到超強引力壓縮後的將有部分能量以可見光的形式發射出來!從理論上用光學望遠鏡看到黑洞(黑洞吸積盤)是完全沒有問題的!

一、最近的黑洞在哪裡?


麒麟座V616,距離2800光年,這是目前已知離地球最近的黑洞!V616是一個雙星系統,一個是9-13倍太陽的緻密天體,另一個是0.5倍太陽質量的恆星!

為什麼說這個緻密天體就是黑洞?因為根據對附近恆星的影響可以計算出這個質量大約為太陽的9-13倍,而超過奧本海默質量的天體將會無可避免的坍縮為黑洞,因此我們還是有十足的理由相信這裡存在一個黑洞!

那麼它的視界是多大呢?

太陽的質量為:1.9891*10^30千克

黑洞質量我們按最大13倍計算

G=6.67259×10^-11N·m²/kg²


光速C=299792458米/秒

黑洞的史瓦希半徑r=38380.8米

即:38.38千米,按直徑計算約為76.76千米!

按2.5倍範圍內無發在可見光波段觀測,那麼這個黑洞黑暗區域的直徑約為191.9千米,假如你要買一個望遠鏡,想要看到黑洞的話,那麼需要在2800光年外看到這個直徑約為191.9千米的黑洞實體!

二、多大的望遠鏡才能看到?

決定望遠鏡能看多遠距離上多大的物體的,並不是望遠鏡的放大倍數,而是望遠鏡的物鏡直徑!因此天文同好有兩種追求:

1、無色差超級銳度的APO望遠鏡

2、大口徑集光力超強的DOB


一般目視黨的追求最多還有個日珥鏡,當然這個不在我們討論之列!那麼我們不計光學素質,僅僅從口徑的角度來計算下2800光年外一個191.9千米的物體大約需要多大的口徑!

物體的長度/距離=1.22×可見光波長/望遠鏡口徑

可見光波長一般取值為550nm,那麼望遠鏡口徑:

D=距離×1.22×可見光波長/物體長度≈92625432.06米

即:這個望遠鏡的物鏡需要9.26萬千米!

大約是地月平均距離的1/4多一點,當然想都不用想,這個望遠鏡沒有人能買得起,甚至沒有人能製造出來!因為拍攝M87*黑洞的望遠鏡是整個半個地球的射電望遠鏡組成的干涉陣列,而M87*黑洞是太陽質量的65億倍,距離為5500萬光年,當然有興趣的朋友也可以從電磁波段計算下看清它需要多大的口徑的望遠鏡!因為即使干涉陣列達到地球大小的射電望遠鏡也幾乎是極限解析度了!


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