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我国天文学家参与全球超大黑洞观测 获得首张黑洞照片

文章來源:上海天文台  |  發布時間:2019-04-11  |  【打印】 【關閉

  
  北京时间4月10日21时,事件视界望远镜(EHT)合作组织协调全球六地(比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿)召开联合新闻发布会,宣布天文学家已成功获得超大黑洞的第一个直接视觉证据。《天体物理学杂志通信》(APJL)以特刊形式通过6篇论文发表了这一重大结果。该黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系Messier 87(M87)中心黑洞的“面貌”。该黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。  

  EHT是一個通過國際合作實現的、由8個分布在各種具有挑戰性高海拔地區的地面射電望遠鏡組成的觀測陣列和全球網絡,旨在通過形成一個口徑如地球大小的“虛擬”望遠鏡來捕捉黑洞圖像,所達到的靈敏度和分辨本領都是前所未有的。EHT使用新穎的系統連接現有的望遠鏡,成爲一種具有最高角分辨本領的新觀測設備,爲科學家們提供了研究宇宙中最極端天體的新手段。EHT觀測使用甚長基線幹涉測量(VLBI)技術,觀測波段是1.3毫米,達到的分辨率約20微角秒,足以在巴黎的一家路邊咖啡館閱讀紐約的報紙。

  EHT项目有来自非洲、亚洲、欧洲、北美洲、南美洲的200余名研究人员参与,是全球团队合作的典范。EHT项目获得美国国家科学基金会(NSF)、欧盟欧洲研究理事会(ERC)和包括中國科學院天文大科学中心(CAMS)在内的东亚资助机构支持。CAMS由爱投彩票网国家天文台、紫金山天文台和上海天文台共同建立,是EHT的一个合作机构的成员。上海天文台牵头组织协调国内学者通过该合作机构参与此次EHT项目合作。

  参与此次观测的望远镜包括ALMA、APEX、IRAM 30米望远镜、James Clerk Maxwell望远镜(JCMT)、大毫米波望远镜(LMT)、亚毫米波阵(SMA)、亚毫米波望远镜(SMT)和南极望远镜(SPT),其中JCMT目前由东亚天文台负责运营。德国马普射电天文研究所和美国麻省理工学院海斯塔克天文台的专用超级计算机负责原始观测数据的互相关工作。随着IRAM NOEMA天文台、格陵兰望远镜和基特峰望远镜的加入,未来EHT的灵敏度还将显著提高。

  来自天体物理中心/哈佛大学及史密松宁学会的EHT项目主任Sheperd S. Doeleman说:“我们捕获到了黑洞的首张照片,这是一项由200多位科研人员组成的团队完成的非凡的科研成果。”“我们已经取得了上一代人认为不可能做到的事情,技术的突破、世界上最好的射电天文台之间的合作、创新的算法都汇聚到一起,打开了一个关于黑洞和事件视界的全新窗口。”

  黑洞是一種被極度壓縮的宇宙天體,在一個很小的區域內包含著令人難以置信的質量。這種天體的存在以極端的方式影響著周圍環境,讓時空彎曲,並將周圍的氣體吸進來。在此過程中,氣體的引力能轉化成熱能,因此氣體的溫度變得很高,會發出強烈的輻射。超大質量黑洞是相當小的天體,以至于幾乎很難被直接看到。由于黑洞的尺寸正比于它的質量,黑洞質量越大,黑洞陰影越大。M87中心的黑洞質量巨大,又相對接近我們,是從地球上看過去角直徑最大的黑洞之一,也因此成爲EHT的一個完美目標。

  EHT科学委员会主席、来自荷兰拉德堡德大学的Heino Falcke解释说:“如此一来,黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内,我们预期黑洞会形成一个类似阴影的黑暗区域。这正是爱因斯坦广义相对论所预言的,可我们以前从未见过。”“这个暗影的形成,源于光线的引力弯曲和黑洞视界对光子的捕获。暗影揭示了黑洞这类迷人天体的很多本质,也使得我们能够测量M87中心黑洞的巨大质量。”

  多次独立的EHT观测通过多个校准以及不同的成像方法均揭示了一个环状结构及其中心的暗弱区域,即黑洞阴影。EHT董事会成员、EHT项目合作伙伴东亚天文台台长Paul Ho评论道:“一旦我们成功对黑洞阴影成像,就可以将观测结果与理论预言相比较,检验考虑了时空弯曲、超高温及超强磁场等物理性质在内的大量模型。令人惊讶的是,我们所观测到图像的许多特征与理论预言相一致,这使得我们对观测的理论解释,包括对黑洞质量的测量都充满信心。”

  爱投彩票网上海天文台台長沈志強說:“對M87中心黑洞的順利成像絕不是EHT國際合作的終點站,我們期望也相信在不久的將來EHT會有更多令人興奮的結果。”

天文學家捕獲的首張黑洞照片

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