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终于看到了 人类首张黑洞照片发布

美东时间4月10日上午9点,全球六地将联合召开新闻发布会,公布一项重大科学成果,发布人类有史以来第一张黑洞照片。(Credit: Event Horizon Telescope Collaboration)

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【大纪元2019年04月10日讯】(大纪元记者萧路报导)美东时间4月10日上午9点,全球六地联合召开新闻发布会,公布一项重大科学成果,发布人类有史以来第一张黑洞照片。

这张令人惊叹的、人类历史上第一张黑洞照片显示了Messier 87(M87,室女A星系)中心超大质量黑洞的阴影,这是附近的室女座星系团中一个巨大而明亮的星系。距离地球有5,500万光年。中心黑洞的质量是太阳的65亿倍。

早在1915年,爱因斯坦发表广义相对论,最先预言了黑洞的存在。一百多年后的今天,人类有望第一次“亲眼目睹”黑洞真容。全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”(Event Horizo​​n Telescope,EHT)项目的研究人员于2017年4月,在美国亚利桑那州和夏威夷,以及墨西哥、智利、西班牙和南极使用望远镜获得了第一批数据。

周三,科学家在华府、上海、台北、智利的圣地亚哥、布鲁塞尔、丹麦灵比和东京同时召开新闻发布会,以英语、汉语、西班牙语、丹麦语和日语发布“事件视界望远镜”的第一项重大成果。

钱德拉X射线天文台对M87星系核心的特写图像。(Credits: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen)

“我们看到了不可见的东西”

EHT研究人员表明他们已经取得了成功,揭开了超大质量黑洞的第一个直接观测证据。EHT连接全球各地的射电望远镜,组成具有前所未有的灵敏度和分辨率的地球大小规模的望远镜观测阵列。这为科学家们提供了一种研究宇宙中最极端物体的新方法。

科学家发现EHT观测到的黑洞图像和根据爱因斯坦的广义相对论的理论模拟计算非常吻合。这是在广义相对论问世一百年之后对其预言的黑洞现象的第一次直接验证。

此黑洞照片被视为天体物理学的里程碑,有助于验证一些最基本的物理学理论。

“我们拍摄了第一张黑洞照片”,EHT项目主任、哈佛-史密松天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的多勒曼(Sheperd S. Doeleman)说,“这是一个由超过200名研究人员组成的团队完成的非凡的科学成就。”

“我们已经取得了即使在上一个年代被认为是不可能达到的成就。”多勒曼总结道,“技术的突破,世界上最好的射电观测台之间的合作,以及全新的算法模型都汇集在一起,打开了一个关于黑洞和事件视野的全新窗口。”

“这是EHT团队一项了不起的成就。”华府NASA总部天体物理学部主任保罗·赫兹(Paul Hertz)说,“多年前,我们认为必须建造一个非常大的太空望远镜,能成像黑洞。通过让世界各地射电望远镜像一台仪器一样协同工作,EHT团队提前几十年实现了这一目标。”

“这是天体物理学的重要日子”,美国国家科学基金会主任科尔多瓦(France Córdova)说,“我们看到了不可见的(东西)。”

钱德拉X射线天文台对M87星系核心的特写图像。(Credits: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen)

黑洞是一种奇异天体

黑洞是极为特殊的天体。它质量巨大但尺寸很小,其引力强大到连光速都无法逃离黑洞,甚至可以扭曲时空。

“如果黑洞沉浸在一个明亮的区域,比如放在一团发光的气体中,广义相对论预言黑洞会制造一个类似阴影的黑暗区域。这是我们以前无法观测到的。”EHT科学委员会主席、荷兰拉德伯德大学(Radboud Universiteit)的法尔克(Heino Falcke)教授说。

他说:“这个由于黑洞的强大引力造成的光线弯曲以及黑洞事件视界捕获光线导致的阴影,揭示了黑洞这种奇异天体的本质,并让我们可以测量M87中心黑洞的巨大质量。”

研究团队使用了多种校准和成像方法,发现最终得到的图像中都显示了一个明亮的环状结构,而其中心就是一个黑暗的阴影区域。这正是黑洞造成的阴影。

“在我们确定了拍摄到的黑洞阴影之后,我们就可以将我们的观察结果与精密的计算机模拟计算结果进行比较。这些计算机模拟计算包括了扭曲空间、黑洞周围的高温物质、以及强磁场等物理特性。我们发现观察到的图像的许多特征和我们的理论模拟计算惊人的一致。”EHT委员会成员、东亚天文台主任贺曾朴(Paul T.P. Ho)说,“这使我们对观测的解释以及对黑洞质量的估计充满信心。”

创建EHT的过程艰钜且充满挑战

创建EHT的过程非常艰钜而且充满挑战。它需要升级和连接部署在全球八个射电望远镜观测台的同步网络。它们都位于一些高海拔和人迹罕至的地区,包括夏威夷和墨西哥的火山,亚利桑那州的山脉以及西班牙的内华达山脉,智利的阿塔卡马沙漠和南极洲。

EHT使用了一种超长基线干涉测量(VLBI)的技术,该技术使世界各地的望远镜设施同步观测,并利用地球的自转形成一个巨大的地球尺寸的观测阵列。EHT的观测波长为1.3毫米的射电波段,并能达到令人惊叹的超高分辨率——高达20微秒的角分辨率。这么高的分辨率足以从巴黎的咖啡馆阅读放在纽约的报纸。

EHT项目科学家、亚利桑那大学的天体物理学家帕萨提斯(Dimitrios Psaltis)补充说:“成像黑洞只是我们开发新工具的开始,这些新工具将使我们能够解释大自然赋予我们的大量复杂数据。”

《天体物理学期刊快报》今天特别制作了一期特刊,在一系列六篇论文中宣布了这一历史性的突破。#

责任编辑:林妍

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2019-04-10 11:24 PM
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