人类终于第一次“看”到了黑洞

文/萧路

4月10日,EHT研究人员召开新闻发布会,发布人类有史以来第一张黑洞照片。(Credit: Event Horizon Telescope Collaboration)


事件视界望远镜(EHT)成功拍摄了人类历史上首张黑洞照片。

EHT是通过全球八个地面射电望远镜观测台紧密合作而组成的行星规模的观测阵列,旨在捕捉黑洞的图像。在4月10日新闻发布会上,EHT研究人员表明他们已经取得了成功,揭开了超大质量黑洞的第一个直接观测证据。

图像揭示了星系Messier 87 (M87)中心的超大质量黑洞。这是附近的处女座星系团中的一个巨大而明亮的星系。距离地球有5500万光年。中心黑洞的质量是太阳的65亿倍。

EHT连接全球各地的射电望远镜,组成具有前所未有的灵敏度和分辨率的地球大小规模的望远镜观测阵列。这为科学家们提供了一种研究宇宙中最极端物体的新方法。

科学家发现EHT观测到的黑洞图像和根据爱因斯坦的广义相对论的理论模拟计算非常吻合。这是在广义相对论问世一百年之后对其预言的黑洞现象的第一次直接验证。

“我们拍摄了第一张黑洞照片,”EHT项目主任、哈佛-史密松天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的Sheperd S. Doeleman说,“这是一个由超过200名研究人员组成的团队完成的非凡的科学成就。”

黑洞是极为特殊的天体。它质量巨大但尺寸很小,其引力强大到连光速都无法逃离黑洞,甚至可以扭曲时空。

“如果黑洞沉浸在一个明亮的区域,比如放在一团发光的气体中,广义相对论预言黑洞会制造一个类似阴影的黑暗区域。这是我们以前无法观测到的。”EHT科学委员会主席、荷兰拉德伯德大学(Radboud University)的Heino Falcke教授说,“这个由于黑洞的强大引力造成的光线弯曲以及黑洞事件视界捕获光线导致的阴影,揭示了黑洞这种奇异天体的本质,并让我们可以测量M87中心黑洞的巨大质量。”

研究团队使用了多种校准和成像方法,发现最终得到的图像中都显示了一个明亮的环状结构,而其中心就是一个黑暗的阴影区域。这正是黑洞造成的阴影。

创建EHT的过程非常艰巨而且充满挑战。它需要升级和连接部署在全球八个射电望远镜观测台的同步网络。它们都位于一些高海拔和人迹罕至的地区,包括夏威夷和墨西哥的火山,亚利桑那州的山脉以及西班牙的内华达山脉,智利的阿塔卡马沙漠和南极洲。

EHT使用了一种超长基线干涉测量(VLBI)的技术,该技术使世界各地的望远镜设施同步观测,并利用地球的自转形成一个巨大的地球尺寸的观测阵列。EHT的观测波长为1.3毫米的射电波段,并能达到令人惊叹的超高分辨率——高达20微秒的角分辨率。这么高的分辨率足以从巴黎的咖啡馆阅读放在纽约的报纸。

“这是天体物理学的重要日子”,美国国家科学基金会主任科尔多瓦(France Córdova)说,我们终于看到了不可见的东西。

《天体物理学期刊快报》近日特别制作了一期特刊,在一系列六篇论文中宣布了这一历史性的突破。人类有史以来终于第一次“看”了黑洞这一神秘天体。

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