一項國際合作的研究，公布了足以載入史冊的觀(guān)測結果——人類(lèi)首次拍到了黑洞的影像。
史上第一張黑洞照片 | EHT
“事件視界望遠鏡”（Event Horizon Telescope EHT），是一個(gè)行星級別的望遠鏡陣列，由位于世界各地的8臺地基射電望遠鏡經(jīng)由國際合作而構成。今天，在全球范圍的聯(lián)合新聞發(fā)布會(huì )上，EHT的研究者宣布他們已經(jīng)獲得了成功，揭示了超大質(zhì)量黑洞及其黑洞陰影的首個(gè)直接視覺(jué)證據。
這一重大突破今天也在《天體物理學(xué)快報》特刊上以6篇論文的形式公布。這幅影像揭示了室女座星系團中M87星系中心的黑洞。這個(gè)黑洞距離地球有5500萬(wàn)光年，質(zhì)量是太陽(yáng)的65億倍。
EHT將全球各地的望遠鏡連接起來(lái)，形成了一臺口徑與地球直徑相當的虛擬望遠鏡，具有前所未有的靈敏度與分辨率。EHT是國際合作多年的成果，在首次驗證愛(ài)因斯坦廣義相對論的歷史實(shí)驗恰逢百年之際，它為科學(xué)家提供了一種全新的方式，來(lái)研究這一理論所預言的宇宙中最為極端的天體。
美國哈佛-史密森天體物理中心的項目主任Sheperd S. Doeleman說(shuō)：“我們拍攝了第一張黑洞的照片，這是超過(guò)200名研究人員組成的團隊完成的非凡科學(xué)成就?！?/p>
黑洞是一種極其不尋常的天體，質(zhì)量大到無(wú)以復加，尺寸卻很小。黑洞的存在，以極端的方式影響著(zhù)它們周?chē)沫h(huán)境，彎曲了時(shí)空，同時(shí)又將周?chē)囊磺形镔|(zhì)加熱到極高的溫度。
“如果黑洞處在一個(gè)明亮的區域，比如一個(gè)發(fā)光的氣體盤(pán)中，我們預期會(huì )看到它在其中形成一個(gè)暗區，類(lèi)似于陰影——這曾被愛(ài)因斯坦的廣義相對論所預測過(guò)，但我們從來(lái)都沒(méi)有親眼見(jiàn)過(guò)?！盓HT科學(xué)委員、荷蘭拉德堡德大學(xué)的Heino Flacke解釋說(shuō)，“引力彎曲和事件視界捕獲光線(xiàn)，產(chǎn)生的這樣一個(gè)暗區，揭示了此類(lèi)迷人天體的大量特性，也讓我們能夠測量M87中心黑洞那巨大的質(zhì)量?！?/p>
利用多種校準方法和成像方法，這項觀(guān)測揭示出了一個(gè)環(huán)狀結構，中間有一個(gè)黑色區域，這便是黑洞的身影了。在EHT進(jìn)行的多次獨立觀(guān)測中，黑洞的身影始終清晰可見(jiàn)。
“一旦確信拍到了這個(gè)陰影，我們就能把觀(guān)測結果跟計算機模型進(jìn)行比較，把彎曲空間、超熱物質(zhì)和強磁場(chǎng)等物理過(guò)程都考慮了進(jìn)來(lái)。我們觀(guān)測到的影像，有很多特征都跟理論對應得很好，好得驚人?！盓HT委員會(huì )成員、東亞天文臺臺長(cháng)Paul T.P.解釋說(shuō)，“這讓我們對觀(guān)察結果的解釋、以及估計黑洞的質(zhì)量，都很有信心！”
創(chuàng )立EHT不是件輕松的事兒，需要升級和連接一個(gè)全球范圍內的網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )包含了8個(gè)高海拔地區的射電天文望遠鏡陣列，充滿(mǎn)各種意想不到的挑戰。來(lái)看看它們在哪兒吧：夏威夷和墨西哥的火山、美國亞利桑那州和西班牙的山區、智利的沙漠，以及……南極。
EHT采用的是一種被稱(chēng)為甚長(cháng)基線(xiàn)干涉測量（very-long-baseline interferometry ，VLBI）的技術(shù)。它能讓世界各地的射電望遠鏡一起工作，并利用地球的自轉，使這些望遠鏡變成了觀(guān)測波長(cháng)為1.3毫米、有地球那么大的射電望遠鏡。這項技術(shù)能達到20微秒的角分辨率。這樣的精度，足夠讓一個(gè)人從巴黎的街邊咖啡館，看清紐約路人手里的報紙了。
此次做出貢獻的望遠鏡是ALMA、APEX、IRAM 30米望遠鏡、麥克斯韋望遠鏡、大毫米波望遠鏡、亞毫米波望遠鏡陣、亞毫米波望遠鏡，以及南極望遠鏡。望遠鏡多達數PB（1PB=1024TB）的原始數據，則由高度專(zhuān)業(yè)化的超級計算機整合處理。這些計算機由德國馬普射電天文學(xué)研究所和美國麻省理工學(xué)院海斯塔克天文臺提供。
EHT的構思，以及今天公布的黑洞影像，是數十年來(lái)觀(guān)測、技術(shù)和理論工作的集大成者。這是國際團隊合作的典范，需要來(lái)自世界各地的研究者密切配合。13個(gè)合作機構在現有的基礎設施和各種機構的支持下，共同創(chuàng )造了EHT。重大資金支持由美國國家科學(xué)基地（NSF）、歐洲研究委員會(huì )（ERC）和東亞的基金機構的提供。
“我們取得的這項成果，在上一代人看來(lái)還是不可能的?！盌oeleman這樣總結道?！翱萍嫉倪M(jìn)步、全球最好的射電望遠鏡之間的合作，以及創(chuàng )新的算法，共同為我們了解黑洞與事件視界打開(kāi)了一個(gè)全新的窗口?！?/p>
編譯來(lái)源：
Astronomers Capture First Image of a Black Hole
https://eventhorizontelescope.org
翻譯：Antares、Luna、李小葵、東風(fēng)、劈柴
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