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【解放日报】人类捕获首张黑洞照片!它在室女座星系M 87中心

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

  
   本报讯(记者 黄海华)昨天,事件视界望远镜(EHT)宣布成功获得超大黑洞的第一个直接视觉证据。这幅图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞,这个黑洞距离地球5500万光年,质量为太阳的65亿倍。爱因斯坦提出的广义相对论得到首次试验验证。《天体物理学杂志通信》昨天以特刊形式通过六篇论文发表这一重大结果。

  EHT是國際合作觀測陣列

  EHT是一個通過國際合作而實現的、由八個地面射電望遠鏡組成的觀測陣列,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,其靈敏度和分辨本領是前所未有的,爲科學家提供了研究宇宙中最極端天體的新手段。

  “我們捕獲到了黑洞的首張照片。”EHT項目主任、來自哈佛大學的謝潑德·多爾曼說,這是一項由200多位科研人員完成的非凡的科研成果。

  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方式影響著周圍的環境,讓時空彎曲,並將周圍的氣體吸引進去。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。

  “如此一來,黑洞就像沈浸在一片類似發光氣體的明亮區域內,我們期望黑洞會形成一個類似陰影的黑暗區域。這正是愛因斯坦廣義相對論所預言的,可我們以前從未見過。”EHT科學委員會主席、來自荷蘭奈梅亨大學的海諾·法爾克解釋說。“這個暗影的形成,源于光線的引力彎曲和黑洞視界對光子的捕獲。暗影揭示了黑洞這類迷人天體的很多本質,也使得我們能夠測量M87黑洞的巨大質量。”

  多次獨立的EHT觀測通過多個校准以及不同的成像方法均揭示了一個環狀的結構及其中心的暗弱區域,即黑洞陰影。“一旦我們成功對黑洞陰影成像,就可以將觀測結果與理論預言相比較。令人驚訝的是,我們所觀測到圖像的許多特征與理論預言相匹配。”EHT董事會成員賀曾樸評論道。

  EHT觀測使用了甚長基線幹涉測量(VLBI)技術,觀測波段是1.3毫米,達到的分辨率約20微角秒,足以坐在紐約咖啡館裏看到巴黎的一張報紙。

  打開事件視界全新窗口

  創建EHT是一項艱巨的挑戰,需要升級和連接部署八個現有的射電望遠鏡來組成全球網絡。而這些望遠鏡分布在各種具有挑戰性的高海拔地區,包括夏威夷和墨西哥的火山、亞利桑那州的山脈、西班牙的內華達山脈、智利的阿塔卡馬沙漠以及南極點。雖然這些射電望遠鏡沒有實際連接,但借助氫原子鍾精確計時,各台望遠鏡實現了數據記錄的同步。

  EHT的每一台望遠鏡都産生了大量數據,每天約生成350太字節的數據。這些數據被存儲在高性能的充氦硬盤上,並被空運至高度專業化的超級計算機進行合並處理。這些超級計算機位于馬普射電所和麻省理工學院海斯塔克天文台。在那裏,合作開發的新型計算工具將精心處理數據並轉換爲圖像。

  EHT的建設和今天宣布的觀測結果源于數十年觀測、技術和理論工作的堅持和積累。這與來自世界各地研究人員的密切合作是分不開的,是全球團隊合作的典範。13個合作機構共同創建了EHT,使用既有的基礎設施並獲得各種機構的支持。

  这一激动人心的成果受到中國科學院天文大科学中心(CAMS)的支持。CAMS由中国国家天文台、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。

  “對M87中心黑洞的順利成像絕不是EHT國際合作的終點站。”上海天文台台長沈志強研究員說,“我們期望也相信在不久的將來EHT會有更多令人興奮的成果。”

  “我们已经取得了一代人以前认为不可能做到的事情。”谢泼德·多尔曼说,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。(原载于《解放日报》2019年04月11日 05版 焦点/专题 记者 黄海华)

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