新浪財經訊 由北京君和創新公益基金會創辦的公益性講壇——CC講壇于8月9日下午在北京舉行。中國科學院國家天文臺研究員、博士生導師、國家重大科學工程LAMOST項目負責人趙永恒在發言時表示,我們天文學家都認為銀河中心有個超大黑洞,巨大的黑洞在里邊,別的星都速度很低在繞,這么大一個速度,肯定跟銀河系的黑洞有關系,所以我們大家把它叫做逃離黑洞的星星。
以下是文字實錄:
趙永恒:今天發表了一個天文的新發現,就是說發現了一個離我們地球最近的超衛星,這個新聞公布了以后,美國的網站轉播,引起了不小的影響,在5月份新聞發表會上說,那么我要講的是《逃離黑洞的星星》。天文學是非常古老,而且比較現代的一種科學,它主要通過觀測,比如說我們天體的類型,天體的結構,還有天體的形成和演化,這些用的都是我們天文學的課題。
那么中國在古代應該說天文學非常發達的,也取得了輝煌成就的,在古代天文學里面。那么我們中國天文學應該在中秋戰國時期已經是非常輝煌了,那么歷經兩千五百年的樣子,最近十來年我們通過考古發現,中國的天文學起源要早于這個時間,在山西遺址,從考古里邊發現了古觀測臺,來定今年哪一年開始,我們元旦或者春節開始,定季節,大概定了20個節氣,我們現在是24個節氣。那么這個時代是什么時候?是差不多將近四千一百年,比夏商周這個還要早,夏之前一般大家猜測是堯時代的古觀測臺。那么這個是在山西除了看太陽以外,還研究月亮的規律,所以這個應該是世界上最古老的一個天文臺的遺址,這就說明我們古代天文學起源非常早,之后有非常輝煌的成就。
那么到了四百年的時候,就是伽利略發明了望遠鏡,大家把望遠鏡的發明作為現代天文學的開端,四百年往后就是現代天文學了。那么作為天文學來說,這個工具非常重要,那么像望遠鏡,像伽利略這個望遠鏡是一個折射望遠鏡,大家平常用觀具用的小的望遠鏡,大概都是有這種折射望遠鏡來構成的,由透鏡構成的。那么折射望遠鏡發展下來以后由于材料的限制,最大的口徑只能做到一米,那么現在用的更多望遠鏡是牛頓發明的,叫反射望遠鏡,這是第二個,就是牛頓發明的反射望遠鏡。這個望遠鏡現在發展很快,當時做完不久英國就發明望遠鏡的人把它做成1米8,后來蘇聯做過6米的口徑望遠鏡。那么再到90年代的時候,美國開始做到10米的望遠鏡,直徑越來越大,歐洲做到8米。
當然的話四百年發展下來以后的話,我們在地面上做的望遠鏡,大家可能最知道的,這放了普遍的是叫開普勒望遠鏡,那么其他的太陽系,也會看到有些成果,這叫開普勒望遠鏡。那么世界還有一些望遠鏡,無線電望遠鏡。這就是我們天文學現在都是用這些工具來進行觀測研究,天文學我們把它叫做觀測的科學,背后需要很多的理論來進行研究和分析。
那么在觀測宇宙過程中,因為宇宙非常龐大,非常遙遠,所以我們每一個望遠鏡觀測的方式是不一樣的,現在望遠鏡越做越大,剛才我們說從5米做到8到10米,下面還要繼續考慮更大的望遠鏡,做到以后聚光非常強,能收集更多的光,能看到更暗的天體,暗的天體就是遠的天體,研究宇宙有近的有遠的,研究不同的地方。那么同時這個大望遠鏡的好處,就是看得細節越清楚,看得更遠更清楚,隨著技術發展大家都在做各種各樣大的望遠鏡。
但是這些大型望遠鏡它有一個特別的,望遠鏡做大以后我們說市場比較小,就是觀測區域偏小,如果大家用相機的話,你把長焦拉小看得越小,這是一個問題,我們既想看得更深更遠,但是我們也希望看得更廣,這是個矛盾,如何把望遠鏡做得很大,同時又把視角做得也很大,那么這是需要創新,那么這種創新就是我們叫做LAMOST,我們中國人自己的創新。
這LAMOST最早提出是在1992年提出的,這種望遠鏡我們叫做一種新型望遠鏡,就是王蘇醒,這個我們做的口徑大,它的視角大,這個創新以后國家在1996年批準立項,2000年開工,現在做成了。
那么這個是望遠鏡它的外觀一個照片,這是一個比較特殊的望遠鏡,構成一個成像系統,將來能夠把天上的星星落在那兒可以拍照片,可以拍光譜,來做這些事情。
那么經過我們這個望遠鏡的特點,現在可以把它稱作叫口徑最大的望遠鏡,或者在世界上叫廣角望遠鏡里邊的,它是最大的。那么這里面可以看到這是一個差不多5米大小的鏡面,旁邊有個人做對比,看到大小,那么這是世界上最復雜的鏡面,它的做得非常精密,我們剛才說到了這個特點。
那么剛才說比如現在世界五米的望遠鏡,八米十米望遠鏡,它的天文觀測大概0.5度大小,那么大小就是月亮,你眼睛看就是月亮的大小。那么LAMOST能做到10倍,就是一百個月亮,等于我們LAMOST拍一次就等于別的拍一百次,這個望遠鏡非常有用,口徑比較大,鏡面差不多六米的鏡面,國際是八米到十米,我們六米鏡面,特別適合做天文工作。
在焦面上,一般我們可以拍照片,或者拍成片,但是LAMOST比較特殊,它放了很多光纖,讓光纖帶著它去對上星,再后來把星光傳到拍光譜,這是特殊的,所以我們把它叫做光譜成天望遠鏡。在國際上之前美國人用了六百光纖,可以拍六百多,我們可以派四千,所以我們把LAMOST叫做世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。為什么叫做光譜?光譜就是把白光變成七色光,像彩虹那樣的。我們能知道天體物理條件,比如溫度有多高,密度有多大,壓力有多少,這些都可以做。另外我們可以測速度,看紅外移動,看天體的移動速度。特別是遙遠天體,我們可以看距離。
如果有了LAMOST這么強有的一個設備,剛才說國際是第一的,市場也很大,口徑也很大,拍光的效率很高,這樣我們發現超高星,那么這是LAMOST第一發現的。那么這個超高星的含義就是說它的速度跑得非常快,能夠逃出銀河溪,這是一個。我們銀河系里邊總共有上千億個恒星組成的,那么它看起來,這些星繞著銀河系轉,成一個盤子,也就是光傳一次要走十萬年,然后我們看在這個盤的一半的地方,就是太陽離銀河系是2.6萬光年。但是會發現少數星,它那個速度就很高,也就是說它完全能夠逃出銀河系,那么這些星就很奇特,大家都在討論這些星星到底是怎么來的。
那么對天文學的發現來說,剛才說我們做了光譜,能測出速度來,就會發現我們大概在里邊在一百多萬的光譜里邊,恒星光譜里發現這顆星速度非常高,比原來恒星速度要更出兩三倍來。那么這顆星速度最高每小時230萬公里的速度,也就是一分多鐘能夠繞地球跑一圈,它的速度非常快。
那么這種天體在近十年發現以后,大概全世界發現了20顆,我們LAMOST發現第一顆。然后有了光譜還能測出距離來,我們知道這顆星在銀河系里的位置,我們可以反推,從哪跑出來的,指到銀河中心,銀河中心我們天文學家都認為中心有個超大黑洞,巨大的黑洞在里邊,別的星都速度很低在繞,這么大一個速度,肯定跟銀河系的黑洞有關心,所以我們大家把它叫做逃離黑洞的星星。
那么黑洞來說,實際上天文學就是這個黑洞由于它引力足夠強,光都逃不出去,物質里邊最快的是光,它的速度要大于光,所以在天文學根本看不到黑洞。那么怎么去發現黑洞?那么就是像一般的恒星來說,就是恒星死亡的時候也會形成黑洞,比如說我們太陽死亡的時候形成巴星,也就壓到10公里,然后如果更大的就最后死亡變成黑洞了,那就變成3公里,那是我們恒星的黑洞。但是在星系中心里邊,一般在星星形成的時候都有一個大黑洞,那么這個我們叫超大質量黑洞。那么現在經過十來年,天文學家觀測銀河系中心,因為黑洞看不見,看中間的星,通過這些觀測算出軌道,可以測出中心質量是四百萬倍的太陽質量。
我們在銀河系恒星,還有將近一半的恒星都是雙星組成的,一般像我們看是個半星,還有雙星,這個雙星就會落到黑洞里,如果雙星落到黑洞里就是比較復雜的一種情況。如果兩個雙星轉得很好,到了黑洞這兒它就被黑洞擾了變成三體,就叫復雜的現象。如果這兩個恒星靠得近了,就解散了,另一顆就很高的速度彈出去,這個叫超高星,目前產生超高星就是因為雙星跟黑洞的相互作用,黑洞吃了一顆星,另一顆彈出來了。
那么這種概率并不是很大,因為它必須雙星到黑洞附近才有可能被它吞噬掉,大概十萬年有一顆,我們LAMOST發現了一顆。我們對衛星研究,研究它的軌道,都做了一些研究。這就是我們這顆星就這樣逃離。
那么在LAMOST實際上主要剛才說做光譜,那么它的特點就是我們要把星星做一個普查,普查的速度就是一年一百萬顆,那么在這之前全世界大概做過比如一般做幾萬顆,做幾十萬顆,美國他們是十八年時間做了一百多萬顆,我們一年做一萬顆,一百萬顆,這樣速度非常快,我們LAMOST方式就是守株待兔,等著星星轉過來我們就拍。
那么這就是我們2011年開始做的先導巡天,剛才說這一圈大小直徑十個月亮的大小,做了70萬個天體的光譜,第二年我們做了170萬,到了今年5月份我們已經做到了300萬,那么現在這個速度300萬天體的速度已經是LAMOST之外的,全世界其他所有望遠鏡做的光譜率的總和,還要超過它的數,我們做到全世界最大的天體光譜數據庫,我們天文學家就可以做一些研究,我們最開始講美國的,中美雙邊研究,共同發現,做光譜數據庫,現在這個合作越來越多。
那么有了LAMOST強有力的創新,天文設備,然后經過幾年的巡天,獲取大量的數據,這樣會大大推動整個天文界天文學的發展,我也相信隨著大家對更多經濟實力的發展,望遠鏡整體的發展,大家對天文學的關心、支持,會有更多的天文學,應該像古代天文學輝煌一樣我們再創輝煌。好,謝謝大家!
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