银河系中心不是有黑洞吗?为什么还要拍M87星系的黑洞呢?
M87是椭球星系,更加古老且恒星类型单调,已经很久没有大的造星运动发生,光谱更简单,比较容易将黑洞和恒星的干扰分离开来。而且它的中心黑洞质量相当巨大,是银心的一千倍,也更活跃,有相当明显的喷流,光谱特征更明显。至于银心,被各种类型的恒星和星云干扰,分辨困难。实际上,视界望远镜也拍摄了银心,但目前处理的结果远远没有M87中心黑洞清晰。
下图中是银心目前的处理图像的一部分,注意那个圆形是人工做的标记
请问人的眼镜能看见最小的物体是多少米东西?
根据瑞利判据,设θ是人眼可见的物体最大张角,则有sinθ=1.22λ/d,d是人眼瞳孔的直径,λs是可见光的波长,设d=5mm,λ=500nm,由此可估算出,θ约等于1.22×10^(-4)rad对于距离人眼0.25米的物体,能使人眼看到的最小直径为x=Lθ约为0.03毫米
CR系统的空间分辨率主要由什么决定?
衬度是指对比度吧,由(I max I min)/(I max + I min)决定,即亮处、暗处的光强差与总光强之比,反映光强的变化大小;而分辨率 多指空间分辨率,由衍射决定,是系统可分辨的两物点最小距离,与物镜数值孔径、光的波长有关。参见瑞利判据,大家公认的评价标准。我认为没什么直接关系。
人眼极限分辨角怎么求?
对于人眼的分辨极限也必须满足瑞利判据:
△Q=1.22λD
人眼的瞳孔直径D为2mm~9mm,取中间值D为5mm,可见光中心波长也就是人眼最敏感的波长为5500埃,因此人眼的分辨极限角为一分。当物体对人眼的视角小于1′时,人对物体的细节就不能分辨,看起来就是一点,这时物体在视网膜上的像刚好是一个感光细胞的大小,人眼的明视距离为25cm,视网膜至瞳孔的距离为22mm时,因此人眼可分辨明视距处的最小线距离为
△y=25△Q≈0.1mm
视网膜上可分辨像的最小距离为
△y′=22△Q≈5×10-3mm
为什么哈勃望远镜能望到好多亿光年距离,为什么不知道哪个天体有外星人?
这个问题涉及到光学系统的极限角分辨。我们用肉眼可以看到离地球两百多万光年的星系,但却无法看到离我们只有一公里的蚂蚁,也看不到离我们只有几千光年的系外行星,更看不到系外行星上是否有生命。
一个天文望远镜能看到多远之外的物体,不但与物体的距离有关,也与其大小有关。虽然有些物体离得很远,但只要它们的尺寸足够大,望远镜就能观测到。虽然有些物体离得很近,但它们的尺寸太小,所以望远镜就无法分辨出来。为了衡量一个物体看起来有多大,需要引入视直径或者分辨角Δφ的概念,如下图所示:
根据三角函数,可以得到如下的关系式:
综合了距离和实际大小的因素,分辨角可以衡量一个物体看起的大小。对于任何的光学系统,例如,天文望远镜、眼睛,都有一个最小分辨角。一旦观测对象的分辨角小于这个极限,光学系统将无法分辨出细节,观测对象看起来将只是像素点。根据瑞利判据,光学系统的极限分辨角取决于口径:
上式中,λ表示入射光的波长。
哈勃太空望远镜是一架光学望远镜,在550纳米波段最为敏感,主镜口径为2.4米,所以哈勃能够分辨出最小的角度为1.6×10^-5度,而人眼的极限一般为1角分(即1/60度)。
虽然有些遥远的星系位于几亿光年甚至上百亿光年之外,但它们的尺寸可达几万至几十万光年,所以它们的视直径在哈勃的极限分辨角之上,哈勃完全有能力分辨出来。只是由于距离遥远,遥远星系发出的光到达地球时已经变得非常暗淡,哈勃需要对它们进行长时间曝光才能看到它们。
另一方面,虽然系外行星离地球并不远,最近的比邻星b距离我们仅4.2光年,但由于行星太小了,它们的视直径远小于哈勃的极限分辨角,所以它们的细节无法被看到。结合上述两个公式,通过计算可知,想要分辨出大小可能与地球差不多的比邻星b,所需的望远镜口径将要高达36.5米,远超哈勃的口径,只有未来口径达到39.3米的欧洲极大望远镜才有能力看到。
如果系外行星上存在生命,由于外星生命的尺寸远小于行星,所以通过光学望远镜更加无法观测到。除非那些星球上生活着先进的外星文明,他们会向外发射出能量足够高的无线电波,那么,人类利用射电望远镜将有可能探测到外星文明的存在。