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人类首张黑洞照片是怎么拍出来的?

 跳墙佛 2019-04-11

(华盛顿综合电)一组国际科学家昨天发布了人类史上首张宇宙黑洞的照片。

新加坡时间昨晚9时,“事件视界望远镜”(EHT)项目科学家在全球六个地点(华盛顿、上海、台北、圣地亚哥、布鲁塞尔和东京)同步召开记者会,发布他们第一次拍到的黑洞照片。

照片主角是室女座超巨椭圆星系M87中心的超大质量黑洞。照片展示了一个中心为黑色的明亮环状结构,看上去有点像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“阴影”,明亮部分是绕黑洞高速旋转的吸积盘。

上世纪初,爱因斯坦提出广义相对论预言了黑洞的存在。这是一种体积极小而质量极大的天体,引力非常强,以至于周围一定区域内连光也无法逃逸,这一区域被称为“事件视界”。

科学家一直对黑洞这一隐形“黑色天体”感到困惑,但从未通过望远镜观测到它,更遑论拍到其照片了。

M87黑洞质量是太阳的65亿倍,距离地球大约5500万光年。如此长距离拍摄这个黑洞,犹如月球上拍摄的一块石子。

欧洲航天局天体物理学家麦克纳马拉称能够拍到M87黑洞的照片是“杰出的技术成就”。

欧洲毫米波射电天文研究所(IRAM)天文学家布雷默说:“与其建造一个可能被自己的重量压跨的超大型望远镜,我们结合了多个天文台的望远镜。”

在美国发布会现场,亚利桑那大学的天体物理学家Dan Marrone介绍称,在事件视界望远镜项目中,射电望远镜收集的数据量相当于“四万人一生中的全部自拍数据”。(路透社)

科学家们利用分布在美国的夏威夷和亚利桑那州、西班牙、墨西哥、智利和南极洲的射电望远镜,组成一个阵列进行联合观测,这就相当于获得了一个口径宛如地球大小的巨型望远镜,而这就是“事件视界望远镜”项目。

在2017年4月的好几天,这八台望远镜同时观测M87黑洞,以及另一个位于银河系中心的“人马座A*”黑洞。“人马座A*”的质量是太阳质量的400万倍,距地球约2万6000光年。

虽然“人马座A*”比较靠近地球,但由于它过于“活跃”,难以捕捉到清晰的照片,结果反而是距离地球较远的M87黑洞“更上镜”。

观测数据于2017年4月完成收集,并在当年年底送到马克斯·普朗克射电天文研究所和美国麻省理工学院分析。经过近两年的数据处理及理论分析后,黑洞照片才“冲洗”完成。

照片为出黑洞这一极端天体的存在提供了最直接的证据,验证了广义相对论,也将帮助回答星系中的壮观喷流如何产生并影响星系演化等诸多前沿问题。

不过,发布黑洞照片只是开始。参与EHT项目的科学家说,他们未来会扩大阵列望远镜的数量规模,提高灵敏度和分辨率,继续观测两个黑洞在不同阶段的变化,甚至对新的黑洞进行观察,拍摄新的、质量更好的照片。

全球“天眼”凝视深渊 要让黑洞真相大白

著名理论物理学家霍金曾经这么说:“事实有时候比小说更奇怪,黑洞最能真实体现这一点,它比科幻作家梦想的任何东西都更奇怪。”

在黑洞周围,光线不能逃脱的临界范围被称为黑洞的半径或“事件视界”。根据霍金的理论,黑洞“事件视界”并非“有去无来”的单行车道。尽管物体一旦被吸入黑洞就会永远消失,但如果经过数十亿年的时间,黑洞可能会“渗出”一些被吸入物质的蛛丝马迹。

“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope)实际上尝试观测的是黑洞的“事件视界”。

经数年精心准备,“事件视界望远镜”项目的国际科研团队通力合作,借助分布在世界多地的八个射电望远镜联合观测,再经过近两年的数据处理及理论分析,终于成功获得第一张黑洞照片。

几十年来,黑洞引发人们无数遐想,但没有人知道它的真正模样。正因为如此,第一张黑洞照片才备受期待,被誉为“非凡的科研成果”,是天文学上的“重要里程碑”,“具有历史性意义”。

荷兰奈梅亨大学教授法尔克指出,黑洞涉及人类对宇宙的根本了解,“我们的宇宙中有两大理论,爱因斯坦的相对论描述了宏观,量子力学描述了微观,但是在黑洞的边缘,相对论与量子力学无法协调,在那里可能会发现新的东西”。

美国哈佛-史密森天体物理学中心的杜勒曼总结说,“技术的突破、世界上最好的射电望远镜之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个了解黑洞的全新窗口。”

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