5月12日晚,歐洲南方天文臺聯合中科院上海天文臺召開新聞發布會,第二張黑洞照片“銀河系中心黑洞”終于露出真容。記者從發布會上了解到,中國上海天文臺牽頭組織協調國內17位學者參與了此次EHT項目合作...
5月12日晚,歐洲南方天文臺聯合中科院上海天文臺召開新聞發布會,第二張黑洞照片“銀河系中心黑洞”終于露出真容。記者從發布會上了解到,中國上海天文臺牽頭組織協調國內17位學者參與了此次EHT項目合作,其中一位便是來自南京大學的李志遠教授,他也是江蘇高校中唯一參與此項目的天文科研工作者。
李志遠教授
他的研究目標之一便是“銀心黑洞”
12日的發布會結束后,李志遠第一時間接受了記者的采訪。他告訴記者,自己是在2016年底受邀正式參與合作。合作的基礎主要是基于個人的研究興趣與經驗?!拔覀€人長期研究EHT的主要觀測目標之一——銀河系中心黑洞,以及與之類似的近鄰星系中心黑洞?!北敬斡^測中,李志遠參加了EHT項目中的多波段科學工作組,“在EHT合作中,我主要從多波段觀測角度開展輔助研究。還曾與研究生一道,利用X射線數據分析了銀心黑洞可能存在的噴流”。
李志遠介紹,此次發布的觀測結果,基于分布在全球六個不同地理位置的八個望遠鏡,共同組成干涉陣。其中位于夏威夷的JamesClarkMaxwell毫米波望遠鏡由東亞天文臺負責運行,而中國是東亞天文臺聯盟的成員之一。
這一次拍到銀心黑洞照片,對我們來說有什么意義?李志遠表示,“銀心黑洞”的成像,與2019年M87星系黑洞照片互為印證,是黑洞存在的又一次有力證明。同時也通過模擬觀測數據對愛因斯坦的廣義相對論做出了驗證。
銀河系中心黑洞的首張照片 圖源 中科院上海天文臺
其實,這張“照片”五年前就已經拍完了
這張銀心黑洞照片,其實和三年前發布的M87星系黑洞照片是同一時間“拍”下的。2019年首張黑洞照片發布時,科研人員通過分布在全球六個不同地理位置的八個望遠鏡捕獲數據,經過技術合成,讓距離地球5500萬光年的M87星系黑洞成功“展現”在世人面前。而分析銀河系中心黑洞的相關數據,科學家們多用了將近三年時間。
為什么這張照片“洗”出來需要這么久?上海天文臺專家介紹,這其中困難重重。為了得到第一張黑洞圖像,EHT的一些成員已經默默工作了接近20年。在此過程中,科研工作者們需要不斷的開發測試新的硬件和軟件,尤其是最后幾年,工作量更為艱巨。組織全球性的聯合觀測本身就有很多實際的困難需要克服,而為了能夠有足夠的角分辨率觀測到黑洞的事件視界尺度,需要很高的觀測頻率。
在2017年觀測后,首先需要從各個臺站收集觀測數據到數據處理中心,然后利用EHT成員專門針對EHT觀測研發的工具,進行數據處理,相關,校準,分析,最后解釋得到的結果。整個流程和不同工具的研發測試包含了科研工作者大量的辛勤付出。
銀河系中心黑洞的首張照片是這樣做成的?。‥HT合作組織提供)
觀測條件有阻礙,因此選擇“舍近求遠”
作為距離地球最近的超大質量黑洞,約400萬倍太陽質量的銀河系中心黑洞距離地球僅有2.7萬光年??蒲泄ぷ髡邽槭裁础吧峤筮h”,先分析出了M87星系黑洞的圖像,然后才回過頭來分析距離地球相對較近的銀河系中心黑洞呢?上海天文臺專家介紹,這是因為銀河系塵埃帶的阻擋,普通的光學望遠鏡根本無法直接看到銀河系中心黑洞附近的景象,只能通過射電、紅外和X射線等波段望遠鏡去推斷它的存在。
“我們從2017年4月當中15天時間段里,挑選了天氣晴好的5-7天進行觀測。在該段時間內,EHT對目標源進行了觀測,每晚觀測大約8小時。”專家介紹,對銀心黑洞的觀測,如果考慮前期的籌備和測試階段,有些EHT團隊成員已經投入了差不多20年的時間。在這20年間他們進行了新的硬件研制和新的軟件開發,尤其是在2010年后,又有新的望遠鏡加入該項目,為使這些新老望遠鏡能夠作為EHT陣開展全球協作觀測,需要解決很多技術和實際問題。
未來,黑洞不僅可能有彩色照片,還會有電影
據悉,事件視界望遠鏡在2018年已經增加了3個新的臺站,目前正在對2018年和2021年的觀測數據進行分析,2022年新的觀測數據正在整理中。
上海天文臺專家表示,未來,銀心黑洞和M87星系黑洞仍是最重要的科學目標,EHT團隊正在探究它們如何隨時間變化,獲得更清晰的圖像,并研究周圍磁場。在2019年捕獲到第一張黑洞照片以后,科學家的下一個重大科學問題是:我們是否能拍攝到氣體繞轉黑洞的動態過程?黑洞對光線的引力透鏡效應是檢驗愛因斯坦相對論的方法之一,但若能觀測物質繞轉黑洞的軌道,將是研究這個問題的全新維度。
李志遠教授介紹,專家組們并沒有停歇,已經投入到新的觀測計劃中。未來通過對不同頻段的觀測,科研人員們有望獲得更加豐富的數據,豐富黑洞的照片“數據庫”,從而給黑洞“拍”出真正意義上的彩色照片。
上海天文臺的EHT合作國內協調人、上海天文臺臺長沈志強告訴記者,拍攝一部銀河系中心黑洞的“電影”,是下一代EHT的追求?!罢谝巹澖ㄔO中國的亞毫米波VLBI望遠鏡,以期參與到對銀河系中心黑洞的24小時不間斷的接力觀測中?!?/p>
揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子
校對 李海慧
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