事件視界望遠鏡

可捕捉黑洞周圍清晰圖像的平台

事件視界望遠鏡並不是一個傳統觀念的觀測平台,而是由位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極的天線組成觀測陣列,它將對銀河系中央的人馬座A *黑洞進行觀測,捕捉黑洞周圍環境的清晰圖像

日前,在德國馬普射電天文研究所(MPIfR)天文學家的努力下,這一望遠鏡的尺度再度擴大,延伸到了地球的底部——南極。 2014年十二月,各國天文學家奔赴南半球:MPIfR的艾倫·羅伊帶領德國、智利和韓國的天文學家前往阿塔卡瑪;亞利桑那大學的丹·馬龍帶領智利和美國的科學家,飛往南極安排建設史上最大的虛擬望遠鏡:事件視界望遠鏡(EHT)。

建造緣由


觀測銀河系的中心十分困難。銀河系的中心和我們之間隔著大量的塵埃和氣體,只有很少一部分光能從那裡到達地球。我們可以通過採集X射線、紅外線以及無線電波來透過塵埃和氣體窺視銀河中心。即使如此,分辨包含銀河系中心黑洞的那一小片宇宙,看清黑洞的影子還是太難了.
要想實現這一目標,我們可以通過協調世界各地現存的射電望遠鏡來模擬一台地球大小的望遠鏡.
這正是EHT的基本原理。2007年,一個三個站點版的EHT觀測到了銀河系中央的黑洞——人馬座A,科學家們以前所未有的精度檢測到了一些東西(更合適的術語是“結構”),就其尺度來看,是通常被認為能在黑洞視界附近觀察到的,該結果意義重大,因為這是人類目前對黑洞這個“聖地”最詳細的觀測。人們當前的目標是將EHT變得更加強大,從而能夠拍攝到黑洞的照片。.

建造過程


通過聯合地球上各個望遠鏡,EHT將拍攝到第一張黑洞細節的照片。丹·馬龍說:“建造EHT的目的是驗證愛因斯坦的廣義相對論,了解黑洞如何吞噬物體和噴射噴流,以及證明黑洞的邊緣,即黑洞的視界的存在。”
2015年1月13日,阿塔卡瑪探險者實驗(APEX)與阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA)成功聯合觀測,組成一個2.08公里的虛擬望遠鏡,如今與7000公裡外的南極望遠鏡(SPT)進行了連接。這是最新加入全球望遠鏡陣列的設備,它們通過甚長基線干涉技術(VLBI)連接在一起。更大的望遠鏡可以進行更敏銳的觀測,而干涉可以讓多個相距遙遠額望遠鏡像一個望遠鏡一樣工作,並且其尺度與望遠鏡之間的距離——也被稱為“基線”——一樣大。使用VLBI,可以通過儘可能增大望遠鏡的間隔而得到更清晰的觀測結果。
艾倫·羅伊說:“為了完成這項工作,我們不得不把這樣尖端的技術放在地球上最偏遠的一些地方。從夏威夷到歐洲,從北美到智利和南極,讓越來越多的望遠鏡為我們提供更高質量和清晰度的圖像,這對我們的後勤提出了挑戰。”

應用範圍


銀河系中心的黑洞被稱為人馬座A*。儘管其質量是太陽質量的400萬倍,在天文學家的眼中卻顯得十分渺小。它的大小與水星軌道的大小相似,距離地球約26000光年,要研究其事件視界,相當於站在紐約辨認遠在德國的一枚分幣上的日期。
藉助其比哈勃望遠鏡高1000倍的解析度,EHT可以觀測到最後進入黑洞事件視界的旋流。如果廣義相對論是正確的,沒有光線能逃脫其強大的引力,黑洞本身是不可見的。但是,它仍然可以被當做是背景上的一個黑色輪廓。
黑洞最先被愛因斯坦的廣義相對論所預測,數十年的天文觀測結果也證實了黑洞的存在。絕大多數星系中心都存在一個超大質量黑洞,而較小的黑洞則處於垂死的恆星群中。銀河系中已知有約25個5-10倍太陽質量的黑洞,但是沒有一個能夠被直接觀測。
聯合望遠鏡最先指向了兩個已知的黑洞——一個是銀河系的人馬座A*,另一個位於1000萬光年以外的半人馬A星系中。這項觀測中,智利的APEX望遠鏡與相距7000公里的南極SPT進行了連接,其解析度比以往所有對南半球天空的觀測都要高。
SPT的加入增強了EHT的實力。幾個新望遠鏡已經準備在明年加入EHT,這意味著未來的實驗當中,望遠鏡的數目和地理距離都將是前所未有的。MPIfR的APEX、西班牙的IRAM望遠鏡以及法國的布爾高原望遠鏡也加入到了這項項目中來,它們的觀測波長均為1.3mm的短波。

觀測記錄


事件視界望遠鏡
事件視界望遠鏡
北京時間2021年3月24日晚10點,曾成功捕獲人類有史以來首張黑洞照片的事件視界望遠鏡(EHT)合作組織,又為揭秘M87超大質量黑洞提供了一個嶄新視角:它在偏振光下的影像。這次,EHT拍攝到了黑洞陰影周圍的高解析度偏振圖像。