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人類首次直接拍攝到黑洞 黑洞是什么?黑洞真的存在嗎?黑洞知識科普

2019-04-11 14:13:26來源:四海網綜合

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  圖注:科幻電影《星際穿越》中計算機模擬出的黑洞形象。

  4. 什么樣的望遠鏡可以對黑洞成像?

  要對黑洞成像,必須要保證望遠鏡足夠靈敏,能分辨的細節(jié)足夠小,從而能保證看得到和看得清。滿足這些條件,最好的工具莫過于1967年出現(xiàn)的甚長基線干涉測量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)技術(值得一提的是,該VLBI技術也成功應用于中國嫦娥探月工程的探測器的測定位)。假定在1毫米波長觀測,一個長度為1萬千米的基線能獲得約21微角秒的分辨本領。

  不過,大家可千萬別以為,只要VLBI陣列的分辨率足夠高,就一定能成功給黑洞拍照。因為,情況沒那么簡單。如同觀看電視節(jié)目必須選對頻道一樣,對黑洞成像而言,能夠在合適的波段進行VLBI觀測至關重要。觀測黑洞視界的最佳波段在1毫米附近。

  5. 此次拍照使用的視界望遠鏡(EHT)是一臺什么樣的望遠鏡?

  為了捕獲第一張黑洞圖像,全球超過200名科學家達成了EHT這一重大國際合作計劃。EHT觀測所利用的技術就是毫米波VLBI,目前其工作波段在1.3mm,并且將有望擴展到更短的0.8mm。

  EHT合作者們在2017年4月份到多個世界上最高、最偏僻的射電天文臺,以一種愛因斯坦永遠也不會想到的方式去檢驗廣義相對論。參與此次觀測的包括位于世界6個地點的8個臺站(Atacama Pathfinder Experiment, APEX; Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array, ALMA; IRAM 30-meter Telescope; South Pole Telescope, SPT; James Clark Maxwell Telescope, JCMT; Large Millimeter Telescope, LMT; Submillimter Array, SMA; Submillimeter Telescope, SMT)。其中,JCMT目前由東亞天文臺負責運營,是中國大陸及臺灣地區(qū)、韓國以及日本的共同合作項目。

  2017年4月份參加EHT觀測的8個臺站,實線連接的為觀測M87的7個臺站,虛線連接的為觀測一個校準源(3C279)的臺站。圖片來源:“First M87 Event Horizon Telescope Results I: The Shadow of the Supermassive Black Hole”。

  6. 給黑洞拍照,難在哪里?

  一是要選擇合適的拍照對象——近鄰的超大質量黑洞是完美的黑洞成像候選體;二是要共同合作組成一個超級大望遠鏡——視界望遠鏡(EHT):三是必須在合適的觀測波段——毫米波;四是面對VLBI所記錄的龐大數據量,進行復雜的數據后期處理和分析,獲取最終的黑洞圖像。據介紹,2017年4月份的EHT觀測中每個臺站的數據率達到驚人的32Gbit/s, 8個臺站在5天觀測期間共記錄約3500TB數據。天文學家打比方說,這么多數據如果是電影的話,至少要幾百年才能看完。

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