黑洞望遠(yuǎn)鏡從地球表面進(jìn)行創(chuàng)紀(jì)錄的觀測(cè)

在遙遠(yuǎn)星系的測(cè)試圖像中，一系列事件視界望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了從地球上獲得的最高分辨率觀測(cè)。

這一成就使我們掌握了更壯觀的超大質(zhì)量圖像黑洞，提供比迄今為止獲得的圖像詳細(xì) 50% 的未來(lái)改進(jìn) - 那些M87*、超大質(zhì)量黑洞5500 萬(wàn)光年之外，以及射手座 A*（Sgr A*），位于我們銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞。

僅使用構(gòu)成事件視界望遠(yuǎn)鏡 （EHT） 陣列的少數(shù)望遠(yuǎn)鏡拍攝，新的觀測(cè)結(jié)果沒(méi)有產(chǎn)生任何新圖像。為此，需要整個(gè)數(shù)組的全部功能。

但該實(shí)驗(yàn)成功地以地球表面有史以來(lái)最好的分辨率觀測(cè)到宇宙，以相對(duì)較高的 345 GHz 頻率探測(cè)到遙遠(yuǎn)的紅外光，其波長(zhǎng)僅為 0.87 毫米。

“借助 EHT，我們使用 1.3 毫米波長(zhǎng)的觀測(cè)看到了第一批黑洞圖像，但我們看到的由光在黑洞引力下彎曲形成的亮環(huán)看起來(lái)仍然模糊，因?yàn)槲覀兲幱趫D像清晰度的絕對(duì)極限。”天體物理學(xué)家亞歷山大·雷蒙德 （Alexander Raymond） 說(shuō)美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

“在 0.87 毫米處，我們的圖像將更清晰、更詳細(xì)，這反過(guò)來(lái)可能會(huì)揭示新的特性，包括以前預(yù)測(cè)的特性，也可能是一些沒(méi)有預(yù)測(cè)的特性?！?/p>

M87* 和 Sgr A* 的圖像是一種稱(chēng)為超長(zhǎng)基線干涉測(cè)量 （VLBI） 的技術(shù)的產(chǎn)物，該技術(shù)涉及世界各地的許多射電望遠(yuǎn)鏡陣列，所有這些陣列都以同步精度協(xié)同工作。

組合大量數(shù)組有效地產(chǎn)生了一個(gè)地球大小的收集區(qū)域;使用的望遠(yuǎn)鏡天線越多，得到的數(shù)據(jù)就越詳細(xì)。但是有這么多望遠(yuǎn)鏡，有大量的數(shù)據(jù)——對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、分析和處理以生成黑洞事件視界的圖像是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。在數(shù)據(jù)收集以及分析和處理之間，每張圖像都需要投入精力、時(shí)間和人力。

盡管如此，圖像本身仍然非常模糊，只有兩種方法可以提高分辨率。首先是增加望遠(yuǎn)鏡的尺寸。這不會(huì)匆忙發(fā)生——EHT 已經(jīng)有地球那么大了。另一種是以更高的頻率進(jìn)行觀察。

后一種選擇更容易實(shí)現(xiàn)，但并非沒(méi)有挑戰(zhàn)。例如，水蒸氣吸收 0.87 毫米的波比吸收 1.3 毫米的波多得多，因此在該波長(zhǎng)處的大氣不透明度要高得多。以前的 0.87 毫米觀測(cè)需要使用太空望遠(yuǎn)鏡，而太空望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有 EHT 的地球大小的收集區(qū)域。

EHT 合作開(kāi)發(fā)了一種校正大氣中水蒸氣影響的方法，從而提高了陣列的效率，并允許從地球表面進(jìn)行 0.87 毫米的觀測(cè)。

新的觀測(cè)結(jié)果有望實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于觀察瓶蓋的分辨率月亮這意味著我們可能能夠看到更小、更暗、更遙遠(yuǎn)的超大質(zhì)量黑洞。

這些觀測(cè)還意味著，通過(guò)同時(shí)對(duì) 1.3 毫米和 0.87 毫米波長(zhǎng)的成像，我們很快就可以看到圍繞這些宇宙龐然大物旋轉(zhuǎn)的熾熱、翻騰物質(zhì)的多色視圖。

“要了解為什么這是一個(gè)突破，請(qǐng)考慮一下從黑白照片到彩色照片時(shí)獲得的額外細(xì)節(jié)?！?a>天體物理學(xué)家 Sheperd 'Shep' Doeleman 說(shuō)哈佛和史密森尼天體物理中心以及史密森尼天體物理天文臺(tái)的。

“這種新的'色覺(jué)'使我們能夠?qū)?ài)因斯坦引力的影響與熱氣體和磁場(chǎng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，這些熱氣體和磁場(chǎng)為黑洞提供能量，并發(fā)射出在銀河系距離上流動(dòng)的強(qiáng)大噴流。”

我們非常接近對(duì)黑洞的了解，比以往任何時(shí)候都多。關(guān)注這個(gè)空間 - 史詩(shī)般的科學(xué)潛伏在事件地平線上。

該研究已發(fā)表在天文雜志.

寶寶起名