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終於看到了 人類首張黑洞照片發布

美東時間4月10日上午9點,全球六地將聯合召開新聞發布會,公布一項重大科學成果,發布人類有史以來第一張黑洞照片。(Credit: Event Horizon Telescope Collaboration)

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【大紀元2019年04月10日訊】(大紀元記者蕭路報導)美東時間4月10日上午9點,全球六地聯合召開新聞發布會,公布一項重大科學成果,發布人類有史以來第一張黑洞照片。

這張令人驚歎的、人類歷史上第一張黑洞照片顯示了Messier 87(M87,室女A星系)中心超大質量黑洞的陰影,這是附近的室女座星系團中一個巨大而明亮的星系。距離地球有5,500萬光年。中心黑洞的質量是太陽的65億倍。

早在1915年,愛因斯坦發表廣義相對論,最先預言了黑洞的存在。一百多年後的今天,人類有望第一次「親眼目睹」黑洞真容。全球多國科研人員合作的「事件視界望遠鏡」(Event Horizo​​n Telescope,EHT)項目的研究人員於2017年4月,在美國亞利桑那州和夏威夷,以及墨西哥、智利、西班牙和南極使用望遠鏡獲得了第一批數據。

週三,科學家在華府、上海、台北、智利的聖地亞哥、布魯塞爾、丹麥靈比和東京同時召開新聞發布會,以英語、漢語、西班牙語、丹麥語和日語發布「事件視界望遠鏡」的第一項重大成果。

錢德拉X射線天文台對M87星系核心的特寫圖像。(Credits: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen)

「我們看到了不可見的東西」

EHT研究人員表明他們已經取得了成功,揭開了超大質量黑洞的第一個直接觀測證據。EHT連接全球各地的射電望遠鏡,組成具有前所未有的靈敏度和分辨率的地球大小規模的望遠鏡觀測陣列。這為科學家們提供了一種研究宇宙中最極端物體的新方法。

科學家發現EHT觀測到的黑洞圖像和根據愛因斯坦的廣義相對論的理論模擬計算非常吻合。這是在廣義相對論問世一百年之後對其預言的黑洞現象的第一次直接驗證。

此黑洞照片被視為天體物理學的里程碑,有助於驗證一些最基本的物理學理論。

「我們拍攝了第一張黑洞照片」,EHT項目主任、哈佛-史密松天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的多勒曼(Sheperd S. Doeleman)說,「這是一個由超過200名研究人員組成的團隊完成的非凡的科學成就。」

「我們已經取得了即使在上一個年代被認為是不可能達到的成就。」多勒曼總結道,「技術的突破,世界上最好的射電觀測台之間的合作,以及全新的算法模型都匯集在一起,打開了一個關於黑洞和事件視野的全新窗口。」

「這是EHT團隊一項了不起的成就。」華府NASA總部天體物理學部主任保羅·赫茲(Paul Hertz)說,「多年前,我們認為必須建造一個非常大的太空望遠鏡,能成像黑洞。通過讓世界各地射電望遠鏡像一台儀器一樣協同工作,EHT團隊提前幾十年實現了這一目標。」

「這是天體物理學的重要日子」,美國國家科學基金會主任科爾多瓦(France Córdova)說,「我們看到了不可見的(東西)。」

錢德拉X射線天文台對M87星系核心的特寫圖像。(Credits: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen)

黑洞是一種奇異天體

黑洞是極為特殊的天體。它質量巨大但尺寸很小,其引力強大到連光速都無法逃離黑洞,甚至可以扭曲時空。

「如果黑洞沉浸在一個明亮的區域,比如放在一團發光的氣體中,廣義相對論預言黑洞會製造一個類似陰影的黑暗區域。這是我們以前無法觀測到的。」EHT科學委員會主席、荷蘭拉德伯德大學(Radboud Universiteit)的法爾克(Heino Falcke)教授說。

他說:「這個由於黑洞的強大引力造成的光線彎曲以及黑洞事件視界捕獲光線導致的陰影,揭示了黑洞這種奇異天體的本質,並讓我們可以測量M87中心黑洞的巨大質量。」

研究團隊使用了多種校準和成像方法,發現最終得到的圖像中都顯示了一個明亮的環狀結構,而其中心就是一個黑暗的陰影區域。這正是黑洞造成的陰影。

「在我們確定了拍攝到的黑洞陰影之後,我們就可以將我們的觀察結果與精密的計算機模擬計算結果進行比較。這些計算機模擬計算包括了扭曲空間、黑洞周圍的高溫物質、以及強磁場等物理特性。我們發現觀察到的圖像的許多特徵和我們的理論模擬計算驚人的一致。」EHT委員會成員、東亞天文台主任賀曾樸(Paul T.P. Ho)說,「這使我們對觀測的解釋以及對黑洞質量的估計充滿信心。」

創建EHT的過程艱鉅且充滿挑戰

創建EHT的過程非常艱鉅而且充滿挑戰。它需要升級和連接部署在全球八個射電望遠鏡觀測台的同步網絡。它們都位於一些高海拔和人跡罕至的地區,包括夏威夷和墨西哥的火山,亞利桑那州的山脈以及西班牙的內華達山脈,智利的阿塔卡馬沙漠和南極洲。

EHT使用了一種超長基線干涉測量(VLBI)的技術,該技術使世界各地的望遠鏡設施同步觀測,並利用地球的自轉形成一個巨大的地球尺寸的觀測陣列。EHT的觀測波長為1.3毫米的射電波段,並能達到令人驚歎的超高分辨率——高達20微秒的角分辨率。這麽高的分辨率足以從巴黎的咖啡館閱讀放在紐約的報紙。

EHT項目科學家、亞利桑那大學的天體物理學家帕薩提斯(Dimitrios Psaltis)補充說:「成像黑洞只是我們開發新工具的開始,這些新工具將使我們能夠解釋大自然賦予我們的大量複雜數據。」

《天體物理學期刊快報》今天特別製作了一期特刊,在一系列六篇論文中宣布了這一歷史性的突破。#

責任編輯:林妍

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2019-04-10 11:24 PM
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