这是第一张黑洞的图像

这是第一张关于遥远黑洞周围视界的图像。(图片来源:美国国家科学基金会)

在室女座星系团附近的一个巨大星系“梅西耶87”的中心,存在着一个超大质量黑洞。这个被命名为M87的时空吞噬区距离地球5500万光年,据估计有一个吸光内核,其质量是太阳的65亿倍。

我们第一次有了这个天象的“图像”,它甚至有了一个名字:powwehi,意思是“装饰着深达的黑暗造物”。这个引人注目的名字是天文学家和夏威夷大学语言教授拉里·木村的合作成果。

“这是天体物理学的重要一天,”美国国家科学基金会主任France Córdova在一份声明中.“我们看到的是不可见的东西。几十年来,黑洞激发了人们的想象力。它们具有奇异的特性,对我们来说是神秘的。然而,通过更多类似的观察,他们揭示了自己的秘密。这就是NSF存在的原因。我们让科学家和工程师们照亮未知,揭示我们宇宙的微妙和复杂的壮观。”

曼彻斯特大学天文学家Tim Muxlow如是说2017年接受《卫报》采访时表示在美国,捕捉到的图像与其说是黑洞的直接照片,不如说是其阴影的照片。

他说:“这将是一张它的剪影在银河系中心辐射的背景光下滑动的图像。”“这张照片将首次揭示黑洞的轮廓。”

巨大的椭圆星系梅西耶87出现在这张非常深的图像上。最近,一个国际研究小组拍摄到了这一星系中心超大质量黑洞的照片。
巨大的椭圆星系梅西耶87出现在这张非常深的图像上。最近,一个国际研究小组拍摄到了这一星系中心超大质量黑洞的照片。 (照片:克里斯·米霍斯,凯斯西储大学/ESO/维基媒体)

尽管M87有着超大的质量,但它离我们太远了,任何一架望远镜都很难捕捉到它。据《自然在美国,它需要比哈勃太空望远镜分辨率高1000倍以上的望远镜才能实现。相反,天文学家决定创造一个更大的东西——大得多的东西。

2018年4月,天文学家们同步了一个全球射电望远镜网络,以观测M87的直接环境。beplay体育官网电脑就像虚构的机器人角色Voltron一样,他们结合在一起形成了视界望远镜(EHT)是一个虚拟的行星大小的天文台,能够在很远的距离捕捉到前所未有的细节。

国际射电天文研究所(IRAM)的天文学家、视界望远镜项目经理迈克尔·布雷默说:“我们没有建造一个太大以至于可能会在自身重量下坍塌的望远镜,而是将8个观测站组合在一起,就像一个巨大的镜子的碎片一样。”引用了当时的说法.“这使我们拥有了一个和地球一样大的虚拟望远镜,直径约1万公里(6200英里)。”

它需要一个村庄(望远镜)

8个参与的射电望远镜的位置,同步形成了行星大小的事件地平线望远镜。
参与的射电望远镜的位置,同步形成行星大小的事件地平线望远镜。 (图片来源:欧洲南方天文台)

在几天的时间里,这两个射电望远镜利用原子钟的异常精度相互锁定,捕捉到了M87的大量数据。

据欧洲南方天文台(European Southern Observatory)称,它的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)是事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)的合作伙伴之一,仅ALMA就记录了超过1pb(100万gb)的关于黑洞的信息。由于体积太大,无法通过互联网发送,物理硬盘通过飞机发送,并输入到位于麻省理工学院(MIT)剑桥草垛天文台(Haystack Observatory)和德国波恩(Bonn)马克斯·普朗克射电天文研究所(Max Planck Institute for Radio Astronomy)的计算集群(称为相关器)。

然后研究人员等待。在处理图像的道路上的第一个障碍涉及驻扎在南极洲的第八个参与的射电望远镜。因为从2月到10月都不可能飞行,所以南极望远镜捕捉到的最后一组数据被冷藏起来。2017年12月13日,它终于抵达了干草堆天文台。

“在圆盘预热后,它们将被加载到回放驱动器中,并与来自其他7个EHT站的数据进行处理,以完成这个地球大小的虚拟望远镜,连接从南极到夏威夷、墨西哥、智利、亚利桑那和西班牙的碟形望远镜。”团队于2017年12月宣布.“完成录音对比大概需要3周的时间,之后就可以开始对2017年的EHT数据进行最终分析了!”

最终的分析持续了2018年的全部时间,200多人的研究团队仔细研究了收集到的数据,并考虑了可能会降低视界图像的任何误差源(地球大气中的湍流、随机噪声、杂散信号等)。他们还必须开发和测试新的算法,将数据转换成“天空中无线电发射的地图”。

作为EHT的负责人,谢普·杜尔曼,在2018年5月的更新中说在美国,这一过程是如此劳动密集,以至于天文学家们称其为“延迟满足的终极”。

根据美国国家科学基金会的说法,收集到的数据超过5拍字节,由超过半吨的硬盘驱动器组成。

爱因斯坦的广义相对论通过了另一个重大考验

人马座A*中心的黑洞的特写照片。
这是梅西耶87号黑洞中心的一张特写照片。 (图片来源:美国国家科学基金会)

据研究人员称,黑洞阴影的形状是爱因斯坦广义相对论的另一个方面。

“如果沉浸在一个明亮的区域,像一盘发光的气体,我们期待一个黑洞来创建一个黑暗地区类似的影子——爱因斯坦的广义相对论所预测的,我们从来没有见过的,”主席解释说过去科学理事会Heino Falcke内梅亨大学,荷兰。“这个阴影是由黑洞视界的引力弯曲和捕获光引起的,揭示了这些迷人物体的很多本质,让我们得以测量M87黑洞的巨大质量。”

现在这张照片已经被发现,它的存在可能只会加深人们对这些神秘天文现象的疑问和敬畏。仅仅是工程本身就造就了这一历史性时刻,这就足以成为值得庆祝的理由。

“我们已经实现了上一代人认为是不可能的事情,”EHT项目主任谢泼德·s·杜尔曼说,他来自哈佛和史密森尼天体物理中心。“技术上的突破,世界上最好的无线电观测站之间的联系,以及创新的算法,都汇聚在一起,为研究黑洞和视界打开了一扇全新的窗口。”