地球大小视界面望远镜观测银河系中心超大质量黑洞(图片来源:ESO/O. Furtak)
地球大小视界面望远镜观测银河系中心超大质量黑洞(图片来源:ESO/O. Furtak)

地球大小视界面望远镜首次拍摄黑洞照片

莉芳
2017-04-17 03:53

M87

Sagittarius A*

视界面望远镜

黑洞

黑洞视界面

天文学家4月5日至14日利用视界面望远镜首次对黑洞成功地进行观测。目前,美国和德国的两台超级计算机正在处理观测数据,预计2018年初能证实第一次捕获到黑洞图像。

1783年,英国地理学家约翰米歇尔(John Michell)最早提出:致密天体密度能大到连光都无法逃逸。

爱因斯坦1915年提出广义相对论,详细阐述了引力如何影响宇宙,并预测了极大质量黑洞的存在。

黑洞视界是光线无法逃离的最大边界。

视界面望远镜(EHT; Event Horizon Telescope)是由全球30多个研究所联合开展的国际合作项目,连接分布于全球的8个天文台的射电望远镜阵列,组成有效口径地球直径大小的虚拟望远镜网络,对黑洞视界面进行观测。其中包括南极望远镜(South Pole telescope)和位于智利的阿塔卡马大型毫米波阵ALMA。ALMA望远镜将视界望远镜的灵敏度提高了10倍,能看到相当于月球表面高尔夫球大小的物体以及黑洞视界。

荷兰拉德伯德大学(Radboud University)射电天文学家海诺·法尔克(Heino Falcke)说,“黑洞是空间和时间的终点,可能代表着我们知识的极限,黑洞的第一幅图像将会将黑洞从想象变为有确凿证据的物体。”

视界面望远镜于4月5日起对两个超大质量黑洞进行了为期10天的观测:射手座A*(Sagittarius A*),位于银河系中心,质量约太阳质量的400万倍;梅西耶M87(Messier 87),距离我们约5300万光年的邻近星系中的黑洞,质量约60亿个太阳质量。

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计算机模拟视界面望远镜观测到黑洞图像。(网络图片)

黑洞图像希望能够显示围绕黑洞旋转的气体吸积盘和喷流。

麻省理工学院研究员维森特·菲什(Vincent Fish)说:“我们期待看到一个不对称的图像,一个圆形的黑暗区域,这是黑洞的影子”,“以及光子环,是因为引力如此强大迫使光子圆轨道运动。”

当天文学家利用毫米射电波观测黑洞时,天气是一个关键因素,因为水气在这一波段吸收和发射,这意味着降水可能会影响观测。

为减轻天气影响,一般将望远镜置于高海拔,雨、云或雪以及高空风影响都比较小的地方。视界面望远镜顺利观测,需要8个天文台天气均适合观测,每年大约只有约10天的观测窗口期。

观测每晚约能采集大约2PB(1PB=1000TB)数据,观测结束,数据汇集到麻省理工Haystack和德国马普射电所,超级计算机将对数据进行合并和分析,产生黑洞图像。分析时间约半年至一年。预计2018年年初能得到黑洞图像。

尽管受天气影响以及需要漫长的处理时间,科学家仍然乐观。 法尔克说,即使这些图像模糊质量不好,他们也能帮助检测广义相对论对黑洞的基本预测。

菲什解释,知道黑洞的质量和距离,就应该能看到中间的阴影和光子环,后者将具有特定的直径并且将是相当圆形的。如果形状不是圆形或大小不符,那么广义相对论的预测就不正确。

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