事件視界望遠鏡(EHT)——揭祕第一張黑洞照片是怎麼拍的

北京時間2019年4月10日21時,在美國華盛頓、中國上海和臺北、智利聖地亞哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京同時召開新聞發佈會,以英語、漢語、西班牙語、丹麥語和日語發佈“事件視界望遠鏡”的第一項重大成果——人類第一張黑洞照片。那麼什麼是黑洞呢?

黑洞是現代廣義相對論中,宇宙空間內存在的一種天體。黑洞的引力很大,使得視界內的逃逸速度大於光速。“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。

1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中於空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面——“視界”一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

事件視界望遠鏡(EHT)——揭秘第一張黑洞照片是怎麼拍的

人類第一張黑洞照片

黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的“邊緣訊息”,可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行軌跡取得位置以及質量。

中國科學院上海天文臺研究員、副臺長、學術委員會主任袁峰曾介紹,直接觀測到黑洞相當於是給彎曲的時空拍照,需要望遠鏡有很高的分辨率。如果採用毫米波望遠鏡觀測,根據公式測算,它的口徑需要達到“地球直徑”一樣的長度。如果用光學望遠鏡需要達到幾公里的口徑,紅外望遠鏡需要達到10-100公里口徑。而人類目前建造最大的望遠鏡是口徑只有500米的射電望遠鏡,位於我國貴州。要想“視線”觸及遠距離黑洞,並能穿透瀰漫氣體及高溫氣體,就需要有一個與地球體型相當的巨型望遠鏡才行,“事件視界望遠鏡”(EHT)完成的正是這個任務。

事件視界望遠鏡並不是一個傳統觀念的觀測平臺,而是由位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極的天線組成觀測陣列,它將對銀河系中央的人馬座A 黑洞進行觀測,捕捉黑洞周圍環境的清晰圖像.

事件視界望遠鏡(EHT)——揭秘第一張黑洞照片是怎麼拍的

事件視界望遠鏡參與者

2014十二月,各國天文學家奔赴南半球:MPIfR的艾倫·羅伊帶領德國、智利和韓國的天文學家前往阿塔卡瑪;亞利桑那大學的丹·馬龍帶領智利和美國的科學家,飛往南極安排建設史上最大的虛擬望遠鏡:事件視界望遠鏡(EHT)。通過聯合地球上各個望遠鏡,EHT將拍攝到第一張黑洞細節的照片。丹·馬龍說:“建造EHT的目的是驗證愛因斯坦的廣義相對論,瞭解黑洞如何吞噬物體和噴射噴流,以及證明黑洞的邊緣,即黑洞的視界的存在。”

2015年1月13日,阿塔卡瑪探險者實驗(APEX)與阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA)成功聯合觀測,組成一個2.08公里的虛擬望遠鏡,如今與7000公里外的南極望遠鏡(SPT)進行了連接。這是最新加入全球望遠鏡陣列的設備,它們通過甚長基線干涉技術(VLBI)連接在一起。更大的望遠鏡可以進行更敏銳的觀測,而干涉可以讓多個相距遙遠額望遠鏡像一個望遠鏡一樣工作,並且其尺度與望遠鏡之間的距離——也被稱為“基線”——一樣大。使用VLBI,可以通過儘可能增大望遠鏡的間隔而得到更清晰的觀測結果。


分享到:


相關文章: